楊博雄, 黃 靜, 陳希同, 周佳鑫

(北京師范大學(xué)珠海分校 信息技術(shù)學(xué)院,珠海 519087)

1 引言

當(dāng)前很多學(xué)校的校園內(nèi)部已經(jīng)采用電瓶車等新能源汽車來作為公共的交通工具為教師和學(xué)生提供交通便利. 但是在某些時段,比如臨收班前或者高峰期,學(xué)生或者教師需要及時知道校園巴士(BUS)的剩余車次以及等待時間. 很顯然,很多學(xué)校并不能如城市中公交車上的實時監(jiān)控系統(tǒng)那樣使用車載GPS/COMPASS監(jiān)控系統(tǒng)來滿足這一需求. 因為對于學(xué)校內(nèi)部公共交通這種應(yīng)用場景,這樣的實施方案部署成本高,運營的費用也高,而且使用起來并不靈活和方便.

本文采用校園巴士的司機自身所攜帶的智能手機作為采集終端,通過手機APP采集司機的經(jīng)緯度位置信息,以此作為該臺校園巴士的位置信息,利用移動互聯(lián)網(wǎng)將該位置信息傳遞給后臺. 后臺則借助于地圖服務(wù)器,根據(jù)不同司機手機所傳遞過來的位置信息以Web的方式呈現(xiàn)給用戶. 學(xué)生或者教師只需要掃描一個二維碼就可以鏈接到共享的服務(wù)平臺上,進(jìn)而可以方便地得到校園巴士的實時運行軌跡和在軌運行車次.本系統(tǒng)直接使用司機的智能手機作為校園巴士的位置采集終端,省卻了購買專門的獲取巴士位置數(shù)據(jù)的智能終端設(shè)備的費用,同時可以利用學(xué)校的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)節(jié)省移動通信流量,具有成本低、部署快、使用方便、維護(hù)簡單等優(yōu)點.

2 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)主要分為3個部分,分別是采集端、服務(wù)器、服務(wù)端,如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)模型

采集端主要是指校園巴士司機的智能手機,采集端的實現(xiàn)流程如圖2所示. 用戶在登錄界面輸入賬號密碼,驗證通過后先加載用戶所在位置的地圖,接著啟用手機定位功能,在經(jīng)緯度信息后,把地理位置信息傳輸?shù)皆贫朔?wù)器,服務(wù)器會處理信息并將位置信息存入數(shù)據(jù)庫,采集端則根據(jù)位置信息在電子地圖上把電瓶車實時位置標(biāo)注出來,之后每隔5 s獲取一次位置信息并執(zhí)行更新傳輸和標(biāo)注操作.

當(dāng)采集端以指定域名向服務(wù)器訪問接口,首先得進(jìn)行域名解析,向域名服務(wù)器DNS詢問域名所對應(yīng)的IP地址如果找到了就發(fā)送信號,若狀態(tài)碼為200則請求成功. 域名所在的服務(wù)器會根據(jù)請求的端口號將請求送到監(jiān)聽該端口的服務(wù)器程序. 如果有對應(yīng)程序,則將該位置坐標(biāo)存儲在數(shù)據(jù)庫中.

當(dāng)用戶打開服務(wù)端界面時,服務(wù)器就將用戶的請求以Web方式呈現(xiàn),把所有電瓶車的當(dāng)前所在位置完整地顯示在電子地圖上,如圖3所示.

圖2 采集端的流程圖

圖3 顯示端界面

3 位置信息的獲取與地圖的顯示

3.1 位置信息的獲取

校園巴士的位置信息獲取依賴于巴士司機所攜帶的智能手機,通過HTML5可以方便地獲取該手機的經(jīng)緯度等位置信息[1].

在調(diào)用手機位置信息之前需要進(jìn)行一些參數(shù)設(shè)置,如圖4所示.

圖4 獲取手機位置信息的參數(shù)設(shè)置

enableHighAccuracy是很關(guān)鍵的屬性,表示是否使用高精度定位,若選擇false,系統(tǒng)將無法調(diào)用GPS定位,而改用IP定位或者基站定位,其地理位置誤差可達(dá)200 m-500 m,嚴(yán)重影響使用,所以應(yīng)該使用true,控制位置誤差在10 m以內(nèi).

showCircle屬性為false時,表明不顯示定位結(jié)果的范圍圓.

showMarker屬性為false時,因為本系統(tǒng)將使用自己設(shè)置的標(biāo)記,所以不顯示原本的定位結(jié)果標(biāo)記.

showButton屬性為false時,為不在地圖上一個點擊后可以顯示觸發(fā)定位的圖標(biāo),本系統(tǒng)不采用觸發(fā)方式,而使用定時自動觸發(fā)定位.

Timeout屬性為設(shè)置定位超時,本系統(tǒng)設(shè)置為5 s,當(dāng)5 s還不能獲得當(dāng)前位置時,將會返回定位失敗的狀態(tài).

zoomToAccuracy屬性為設(shè)定系統(tǒng)定位成功后調(diào)整地圖視野范圍使定位位置及精度范圍在視野內(nèi)可見[2].

在設(shè)置好定位的相關(guān)參數(shù)后即可通過getCurrentPosition定位函數(shù)接口實現(xiàn)定位技術(shù),如圖5所示.

圖5 調(diào)用定位方法

Geolocation permission denied 提示用戶關(guān)閉了瀏覽器或者APP的定位權(quán)限或者沒打開手機的定位服務(wù),或者當(dāng)前頁面為非安全頁面,iOS10或者Chrome等會禁止非安全頁面的定位請求. 如果網(wǎng)頁所處的域名還不支持HTTPS應(yīng)該盡快升級,安全頁面指的是支持HTTPS的Web站點,而且是通過https協(xié)議打開的頁面.

在完成這個函數(shù)后將會根據(jù)定位獲取的狀態(tài)值進(jìn)行下一步操作,若定位失敗就會轉(zhuǎn)為城市定位,把地圖中心定在手機所在城市的中心,并且把Marker也定在此. 如果定位成功就會把地圖中心點和Marker定在精確的經(jīng)緯度坐標(biāo)上[3].

3.2 地圖的顯示

后臺的地圖服務(wù)采用的是高德地圖作為服務(wù)引擎,利用高德開放者平臺提供的API預(yù)先定義的函數(shù)接口接入,首先在網(wǎng)頁中引用高德地圖JavaScript API入口腳本[4]：

＜script type=“text/javascript” src=‘https：//webapi.amap.com/maps?v=1.3&plugin=AMap.Geolocation,Amap.ToolBar,Amap.Geocoder,Amap.PlaceSearch,Amap.Autocomplete,Amap.Driving&key=*****’>＜/script>

圖6 創(chuàng)建地圖

再創(chuàng)建一個Marker,當(dāng)定位信息出來后可以把Marker放置在電瓶車當(dāng)前所在的位置,offset屬性為Marker放置的偏移量,Pixel (0,0)時marker左上角對準(zhǔn)position的位置,Pixel(-10,-32)的時候,錨點對準(zhǔn)position,如圖7所示.

圖7 創(chuàng)建Marker

4 系統(tǒng)的實施與聯(lián)調(diào)

4.1 系統(tǒng)實施

本系統(tǒng)使用的是阿里云虛擬服務(wù)器[5,6],該服務(wù)器搭建方便且資費便宜,完全適合該系統(tǒng)的開發(fā)測試工作. 搭建服務(wù)器的過程如下：

(1)在阿里云上購買一臺虛擬云主機(Linux操作系統(tǒng)),如圖8所示.

圖8 虛擬云主機有關(guān)信息

(2)購買域名并進(jìn)行云解析,如圖9所示.

圖9 域名云解析

(3)將整個項目代碼通過FTP工具上傳到云主機空間中(注意： 項目要上傳到htdocs目錄下).

(4)最后在云數(shù)據(jù)庫上創(chuàng)建一個表名為position的表,如圖10所示.采集端要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆摂?shù)據(jù)庫中,需要對連接

圖10 編輯數(shù)據(jù)庫列

數(shù)據(jù)庫參數(shù)的進(jìn)行實現(xiàn)設(shè)置,如數(shù)據(jù)庫的連接地址、用戶名和密碼,然后調(diào)用PHP的mysql_connect()方法連接到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫,接著使用mysql_select_db()方法對指定數(shù)據(jù)庫名字進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作,如圖11所示.

圖11 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫連接

(5)當(dāng)采集端獲取到坐標(biāo)信息后,會將該信息以GET請求的方式將相關(guān)參數(shù)傳送到服務(wù)器相應(yīng)的接口[7],如：

服務(wù)器端會在獲取數(shù)據(jù)庫后把請求中的校園巴士的id、posx和posy等參數(shù)提取出,再對登錄信息進(jìn)行比對,之前登陸成功后已經(jīng)把用戶名即id存在session中,現(xiàn)在只需要比對請求中的id是否是session中存的值或者這個瀏覽器有沒有在服務(wù)器中儲存一個session,只要其中一個條件判斷不通過,就要求瀏覽器頁面跳轉(zhuǎn)到采集端的登錄頁面要求用戶進(jìn)行登錄動作后才能操作請求后臺修改參數(shù),如圖12所示.

圖12 獲取數(shù)據(jù)庫后對電瓶車坐標(biāo)進(jìn)行修改

4.2 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

完成云端服務(wù)器的系統(tǒng)搭建后就可以開始手機采集端的實驗了. 首先要在手機上安裝APP并進(jìn)入登陸界面,如圖13所示.

圖13 登錄界面

完成登錄后即可進(jìn)入電子地圖并開始定位(注意：手機必須打開定位功能,最好選擇使用GPS、WLAN和移動網(wǎng)絡(luò)的定位模式).

如圖14為地圖將采集端所采集的位置信息在地圖上顯示的結(jié)果,圖14(a)圖為采集端定位結(jié)果,圖14(b)為打開服務(wù)端用戶看到的效果,圓圈標(biāo)注出的對象為左圖在服務(wù)端顯示的結(jié)果).

圖15是云數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù),有數(shù)據(jù)同步寫入云數(shù)據(jù)庫,說明數(shù)據(jù)傳輸是正常的.

圖14 地圖顯示結(jié)果

圖15 云數(shù)據(jù)庫

完成以上環(huán)境搭建后,拿著一部安裝好軟件的手機,坐上一輛移動的車后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集. 測試結(jié)果如圖16所示. 隨著校園巴士車的移動,顯示在地圖上的車輛標(biāo)識也是跟隨著移動的,且移動中車輛標(biāo)識始終保持在道路上.

5 系統(tǒng)優(yōu)化

由于本系統(tǒng)在使用的過程中在沒有Wi-Fi熱點的時候,需要消耗手機流量,這樣會產(chǎn)生較高的運行費用.考慮到電瓶車的行駛速度,這個系統(tǒng)設(shè)定了自動刷新的時間是在5秒,從實際情況來看,若一個學(xué)生打開了APP,觀察6～7分鐘的話,耗費流量將達(dá)到1M,這樣的數(shù)據(jù)耗費顯然不是一個理想的設(shè)計模型. 因此本系統(tǒng)通過AJAX(Asynchronous Javascript And XML)技術(shù)[8,9]優(yōu)化了加載校園巴士坐標(biāo)的顯示方法,如圖17所示.

圖16 動態(tài)測試

圖17 采用AJAX后的位置獲取方法

通過優(yōu)化前與優(yōu)化后的數(shù)據(jù)加載比對(數(shù)據(jù)是以20輛電瓶車作為參考),表1是優(yōu)化前的數(shù)據(jù)加載及耗費時長,表2優(yōu)化后的數(shù)據(jù)加載及耗費時長.

通過優(yōu)化后,學(xué)生在校園打開APP就不用擔(dān)心流量消耗太大而導(dǎo)致該系統(tǒng)使用人數(shù)的減少,這樣的優(yōu)化不僅從數(shù)據(jù)上節(jié)省了許多,而且在視覺效果上也提高了用戶體驗.

表1 優(yōu)化前的數(shù)據(jù)加載及時長

表2 優(yōu)化后的數(shù)據(jù)加載及時長

6 結(jié)束語

本文介紹了一種利用校園巴士司機所攜帶的智能手機獲取的位置信息作為該司機所運行的巴士車的位置信息,利用高德地圖作為地圖服務(wù)器,并采用阿里云空間來部署數(shù)據(jù)庫服務(wù)和Web服務(wù). 本系統(tǒng)直接使用Web APP的顯示端,因此無論是安卓手機還是蘋果手機都可以得到統(tǒng)一的顯示界面,無需因為手機操作系統(tǒng)的不同而開發(fā)兩套APP程序[10].

由于考慮到開發(fā)成本和運營成本,本系統(tǒng)所采用的平臺只適用于小規(guī)模的應(yīng)用,比如校園BUS最好不要超過100臺,同時訪問的終端不要超過5000個,因此本系統(tǒng)只適用于校園巴士實時位置共享的這種小眾應(yīng)用場景.

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