劉豐年

(三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息傳媒學(xué)院，河南 三門峽 472000)

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，汽車保有量逐年增加，交通擁塞、交通事故、能源危機、環(huán)境污染問題愈加嚴(yán)重，城市交通管理問題引起了社會各界的廣泛關(guān)注.為緩解城市交通管理壓力，公共交通工具已成為城市居民出行的重要交通工具.然而，隨著城市的不斷擴建，交通線路不斷延伸，城市交通錯綜復(fù)雜、四通八達，城市居民特別是外地游客很難獲取最佳公交路線，為出行帶來不便.智慧城市建設(shè)對智慧交通提出了新的要求.因此，急需一種準(zhǔn)確、高效、智能的公交查詢APP系統(tǒng)，為乘客及時全面、高效準(zhǔn)確地獲取公交信息提供可靠參考.

為此，本文立足城市公交管理現(xiàn)狀，使用Android Studio、HBuilder和Java工具，選用MySQL數(shù)據(jù)庫，設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于Android系統(tǒng)的智能公交查詢系統(tǒng)[1]78-83.該系統(tǒng)采用JS與原生交互的混合式開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)了頁面布局和數(shù)據(jù)交互，嵌入了百度地圖API技術(shù)框架，簡化了APP的邏輯設(shè)計和代碼編寫，后臺使用SSM框架提高了系統(tǒng)的運行效率，簡化了邏輯編碼，避免了代碼冗余.界面簡單，操作方便，深受市民喜愛，具有一定的實際應(yīng)用和推廣價值.

1　需求分析

通過調(diào)研，根據(jù)城市居民對公交實時查詢的功能需求，本文設(shè)計的智能公交查詢系統(tǒng)應(yīng)包含公交查詢、線路搜索、公交導(dǎo)航3個功能.

公交查詢主要是獲取用戶周邊最近站點的公交車信息，線路搜索主要是搜索公交的線路信息和該線路上的公交車信息，公交導(dǎo)航主要是獲取用戶當(dāng)前位置與目的位置，為用戶進行導(dǎo)航.系統(tǒng)如圖1所示.

圖1　系統(tǒng)用例圖

2　總體設(shè)計

總體設(shè)計又稱總體概要設(shè)計，是軟件設(shè)計的一項重要任務(wù).主要包括：硬件支持基礎(chǔ)配置設(shè)計、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計.

2.1　硬件支持基礎(chǔ)配置設(shè)計

手機客戶端：安卓系統(tǒng)手機客戶端要求Android系統(tǒng)版4.4及其以上，手機內(nèi)存應(yīng)大于1 024 M以上，主頻在800 HZ及其以上[2]1139-1144.

服務(wù)器端：服務(wù)器系統(tǒng)要求win7、win8、win10或Linux，處理器應(yīng)為英特爾處理器i5以上，內(nèi)存8 G及其以上，硬盤1 024 G及其以上.

2.2　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

智能公交查詢系統(tǒng)應(yīng)包含用戶登錄注冊功能模塊和公交實時查詢功能模塊.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示.

用戶登錄注冊功能模塊：該模塊包括注冊、登錄和修改密碼3項功能.在注冊中有短信驗證信息功能，即根據(jù)短信驗證碼進行匹配，判斷輸入的手機號驗證碼與系統(tǒng)生成的驗證碼是否相同，相同則返回成功，通過驗證；在登錄中，有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)回調(diào)功能，用戶在頁面上輸入手機號和密碼，點擊登錄時把輸入的手機號和密碼通過移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后，進一步去數(shù)據(jù)庫進行搜索，判斷輸入的手機號和密碼是否正確，若不正確則返回手機客戶端驗證錯誤，并提示相應(yīng)的錯誤信息給客戶端，若驗證正確則進入手機軟件客戶端首頁；在修改密碼中，點擊忘記密碼，輸入手機號，點擊發(fā)送短信驗證碼，通過手機進行驗證，驗證成功會提示重置密碼，按要求設(shè)置即可.

公交實時查詢模塊：該模塊包括公交查詢、線路搜索與公交導(dǎo)航3項功能.公交的實時查詢會自動訪問到用戶手機定位權(quán)限，獲取用戶的經(jīng)緯度信息，并調(diào)用百度地圖的SDK，根據(jù)百度SDK的定位經(jīng)緯度返回百度的bd0911格式定位結(jié)果坐標(biāo)系[3]65-69.當(dāng)點擊周邊公交的時候會自動獲取到用戶的經(jīng)緯度，客戶端通過網(wǎng)絡(luò)將用戶的GPS坐標(biāo)發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器接收到用戶GPS信息的數(shù)據(jù)后，將會與GPS坐標(biāo)內(nèi)的所有站點信息做距離判斷的比較，取出距離最近的站點信息為用戶的當(dāng)前站點，然后返回當(dāng)前站點上所有的公交車線路，如果用戶點擊了公交車線路，服務(wù)器將會獲取到該線路所有的站點信息，并獲取到距離用戶所在站點最近的3輛公交車信息；在線路搜索中，會讓用戶輸入要查詢的線路信息，服務(wù)器將會根據(jù)用戶輸入的線路信息，模糊查詢到公交的所有線路信息，并返回到界面上，如果用戶點擊某個線路，同樣會獲取到該線路的所有站點信息，與該線路上的3輛公交車信息；公交導(dǎo)航主要是針對坐公交人群從起點到目的地的線路規(guī)劃，讓用戶輸入起點和終點信息，系統(tǒng)根據(jù)信息調(diào)用百度API獲取到線路規(guī)劃分析.

2.3　數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.3.2數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計

數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計中最重要的就是實體-聯(lián)系圖，即E-R圖，它可以有效幫助軟件開發(fā)者理清實體之間的關(guān)聯(lián).在智能公交查詢系統(tǒng)客戶端的實體-聯(lián)系圖中，實體大致類型有用戶類型、公交車類型，每一種類型都可以獨立的存在.用戶類型包括用戶實體和用戶登錄的實體；公交車類型中存在著公交車實體、公交車站點實體、公交車線路實體、公交車GPS的實體.其中，公交車與線路是多對一關(guān)系，由于一個公交車站點可以對應(yīng)多個公交車線路信息，一個線路又會有多個站點，因此，站點與線路是多對多關(guān)系.一個公交車只有一個公交車信息，所以公交車與公交的GPS信息是一對一的關(guān)系.公交查詢E-R圖如圖3所示.

圖2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3　公交查詢E-R圖

2.3.2數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以得到智能公交查詢系統(tǒng)中5個數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)主要有.

用戶登錄表主要存儲用戶登錄信息，包括用戶名、密碼、登錄狀態(tài)、注冊時間和用戶信息外鍵等字段.

用戶信息詳情表主要存儲用戶的詳細信息，包括用戶的主鍵ID、用戶登錄表的主鍵ID、真實姓名、年齡、昵稱、性別、頭像圖片地址、用戶類型、用戶圖片信息等字段.

公交車信息表主要存儲公交車詳細信息，包括車輛編號、車輛唯一標(biāo)識、公交車票價、版本號、車載機唯一運營編號、車載機運營編號、客戶代碼等字段.

公交車線路表主要存儲公交車線路信息，包括公交車線路名稱、版本號、公交車線路票價、運營時間等字段，其運營時間包括夏天運營時間和冬天運營時間.

公交站點表主要存儲公交站點信息，包括站點名稱與站點經(jīng)緯度等字段.

3　詳細設(shè)計與實現(xiàn)

根據(jù)總體設(shè)計完成登錄注冊模塊和公交實時查詢模塊的詳細設(shè)計.由于智能公交查詢系統(tǒng)一般是在非WIFI環(huán)境下運行，因此詳細設(shè)計時必須考慮節(jié)約流量問題.鑒于此，本設(shè)計中所有數(shù)據(jù)傳輸格式全部采用json格式[4]55-58，這樣便于數(shù)據(jù)交換，可以大大節(jié)約傳輸流量.

3.1　登錄注冊模塊設(shè)計

登錄注冊模塊設(shè)計主要包括注冊、登錄和修改密碼設(shè)計.

客戶端的注冊，會提示用戶輸入手機號，點擊發(fā)送驗證碼，調(diào)用后臺的發(fā)送驗證碼接口，手機上會得到驗證碼；再讓用戶輸入短信驗證碼、密碼、確認(rèn)密碼.其中注冊的用戶名為手機號碼，密碼與確認(rèn)密碼必須保持一致.當(dāng)用戶手機號已經(jīng)注冊時，將會提示手機號已有注冊賬號，當(dāng)兩次賬號輸入不一致時，則會提示用戶兩次密碼輸入不一致.所有驗證通過時，服務(wù)端會將請求的數(shù)據(jù)放入用戶登錄數(shù)據(jù)庫中，并返回給客戶端注冊成功，客戶端會跳轉(zhuǎn)到登錄界面，提示用戶登錄.

客戶端登錄，會提示用戶輸入用戶名和密碼，然后進行驗證，驗證通過則提示登錄成功，否則將提示密碼錯誤，重新輸入.

修改密碼與一般的APP客戶端一樣，在這里不再一一贅述.注冊登錄界面如圖4所示.

3.2　公交實時查詢模塊設(shè)計

公交實時查詢設(shè)計中，會自動獲取用戶手機的GPS坐標(biāo)，得到位置信息后會調(diào)用獲取周邊最近站點的接口，并將GPS信息傳遞給該接口，服務(wù)器接收請求之后，返回距離該地點最近的站點信息與途徑該站點的所有公交線路信息[5]31-35.用戶可以選擇線路信息，客戶端發(fā)起請求并將線路和站點信息傳遞給服務(wù)器，客戶端調(diào)用獲取線路上所有站點信息和獲取該線路上的3輛公交車接口.由于公交車有上下行，服務(wù)器接收請求后，會先判斷站點的上下行方向，獲取該方向上線路的所有站點，計算出距離當(dāng)前站點最近的3輛公交車信息，將計算的時間距離返回客戶端，客戶端接收返回數(shù)據(jù)后，利用js動態(tài)的寫入頁面供用戶參考.在顯示頁面上設(shè)置有一分鐘一刷新功能，在用戶使用時，如果用戶鎖定了該頁面，系統(tǒng)會一分鐘更新數(shù)據(jù)，頁面上也有刷新鍵，用戶也可點擊刷新鍵進行刷新.在頁面中還有一個線路反轉(zhuǎn)鍵，用戶可以點擊反轉(zhuǎn)獲取線路反方向的信息.

線路搜索設(shè)計中，當(dāng)用戶輸入線路信息，客戶端會調(diào)用模糊查詢線路的接口，服務(wù)器返回模糊查詢的結(jié)果，客戶端利用js在頁面動態(tài)顯示，用戶選擇線路之后，客戶端會調(diào)用線路查詢公交(默認(rèn)方向為上行)方向上的信息，同樣會返回該線路上的所有公交車和該方向的3輛公交車信息，但是由于是線路搜索，所以不會顯示到達時間和距離.在該頁面上也設(shè)置的有刷新鍵和線路反轉(zhuǎn)鍵，點擊可進行刷新和反轉(zhuǎn).

公交導(dǎo)航設(shè)計中，讓用戶輸入起點(起點默認(rèn)為當(dāng)前位置，也可手動輸入)和終點位置信息，系統(tǒng)會調(diào)用百度的線路公交規(guī)劃API，返回相應(yīng)的線路信息，點擊相應(yīng)的線路，會顯示具體的乘車信息，再次點擊顯示在地圖上，用戶可以根據(jù)地圖標(biāo)注的點，到相應(yīng)的位置坐車.

經(jīng)緯度距離計算功能代碼如下：

* @Description: 獲取兩點經(jīng)緯之間的距離 * @param lat_a

* @param lng_a

* @param lat_b

* @param lng_b

* @param @return

* @return double

* @author

* @date

Public double getDistanceFromTwoPoints

(double lat_a, double lng_a, double lat_b, double lng_b)

{double t1 = Math.cos(lat_a / PK) * Math.cos(lng_a / PK) * Math.cos(lat_b / PK) *

Math.cos(lng_b / PK);

double t2 = Math.cos(lat_a / PK) * Math.sin(lng_a / PK) * Math.cos(lat_b / PK) *

Math.sin(lng_b / PK);

double t3 = Math.sin(lat_a / PK) * Math.sin(lat_b / PK);

double tt = Math.acos(t1 + t2 + t3);

//System.out.println("兩點間的距離：" + 6366000 * tt + " 米");

return 6366000 * tt; }

公交查詢客戶端如圖5所示.

4　系統(tǒng)測試

智能公交查詢系統(tǒng)以洛陽城市公交為例進行了應(yīng)用測試.首先按照要求完成了硬件環(huán)境搭建和軟件配置，然后點擊周邊公交，獲取到最近的公交站點，如圖6所示，點擊50路進入公交實時查詢頁面，如圖7所示.

點擊公交導(dǎo)航，輸入起點(河南科技大學(xué)開元校區(qū))和終點(王城公園動物園)，會自動搜索出路線信息，如圖8所示.點擊線路信息時會調(diào)用百度的API，獲取公交線路規(guī)劃具體信息，點擊該線路的信息會在地圖上標(biāo)注出線路信息，如圖9所示.

圖4　注冊登錄界面

圖5　公交查詢客戶端

圖6　獲取最近公交站點

圖7　50路公交信息

圖8　公交導(dǎo)航搜索路線信息

圖9　公交導(dǎo)航圖

經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)智能公交查詢系統(tǒng)符合實際，整個系統(tǒng)運行正常、功能完善、操作方便、高效準(zhǔn)確，但網(wǎng)絡(luò)必須正常，否則會出現(xiàn)卡帶現(xiàn)象.因此，要想正常使用該系統(tǒng)，必須確保手機網(wǎng)絡(luò)信號穩(wěn)定.

5　結(jié)語

為順應(yīng)智慧城市建設(shè)的需求，緩解城市交通擁塞、交通事故、能源危機和環(huán)境污染問題，本文立足城市公交管理實際，以方便乘客出行為宗旨，使用Android Studio、HBuilder和Java工具，設(shè)計了一種智能公交查詢APP客戶端系統(tǒng)，實現(xiàn)了城市公交實時查詢、線路搜索和公交導(dǎo)航功能.該系統(tǒng)嵌入了百度地圖API接口，后臺采用SSM框架，方便了設(shè)計，簡化了代碼.通過洛陽城市公交查詢測試，系統(tǒng)運行正常、功能完善、操作方便、高效準(zhǔn)確，深受市民喜愛，具有一定的實際應(yīng)用和推廣價值.