高文智 王勁松 謝煒 林立俊 中國石油大學勝利學院

1 引言

高校作為一個特殊群體，自行車使用率較高。隨著新生與畢業(yè)生的不斷更替，各大高校校園內(nèi)廢舊自行車不斷增加，這些廢舊自行車不僅對學校的空間利用及美麗整潔產(chǎn)生較大的影響，而且對高校秩序管理和學生日常生活帶來了一定的影響。

如何合理利用這些資源，變廢為寶就顯得尤為重要。通過對各大高校的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，降低新生對新自行車的需求是問題的關(guān)鍵。將這些閑置自行車改造并結(jié)合市面已有的共享單車APP開發(fā)一款適合大學校園的共享單車系統(tǒng)，并利用互聯(lián)網(wǎng)+思維把自行車位置進行共享，那么如何將自行車共享就是系統(tǒng)的關(guān)鍵。自行車位置的獲取方式有兩種：一種是通過用戶手機定位，用戶的位置就是自行車的位置；另一種是通過智能車鎖自帶定位芯片進行定位。

由于自帶定位芯片的智能鎖成本較高不適合用在本項目中，所以本項目就第一種定位方式進行研究。選取合適的自行車初始投放點，用戶在使用系統(tǒng)時，系統(tǒng)通過獲取用戶的位置信息，并將位置發(fā)送到服務(wù)器，當用戶停止使用系統(tǒng)時，結(jié)束回傳位置信息。這樣用戶在使用系統(tǒng)時便可以通過周邊檢索功能查找附件的自行車。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

共享單車系統(tǒng)通過用戶的手機獲取自行車位置，當用戶使用自行車時，系統(tǒng)將獲取到的位置信息上傳至軌跡管理平臺，系統(tǒng)通過檢索軌跡管理平臺中的自行車，并將自行車位置標注到地圖上，用戶打開手機藍牙建立與自行車鎖模塊的連接，通過掃描自行車二維碼開鎖，系統(tǒng)自動獲取用戶的位置并發(fā)送到軌跡管理平臺。用戶手動鎖車結(jié)束計費，并停止發(fā)送位置信息。校園共享單車系統(tǒng)組成如圖2-1所示，由服務(wù)器，自行車端，手機端三部分組成。

圖2-1 系統(tǒng)組成圖

2.1 系統(tǒng)功能分析

校園共享單車系統(tǒng)主要功能如下：

（1）地圖加載

用戶在進入系統(tǒng)時，首先展示相應(yīng)的地圖信息，并定位用戶當前的位置信息。

（2）自行車查找

找車功能為用戶搜索出周邊一定范圍內(nèi)的自行車信息，方便用戶尋找適合自己位置的自行車。并提供地圖和導航功能，正確指引用戶到達目的地。

（3）用車

用戶通過掃描自行車鎖二維碼開鎖用車，開鎖成功后開始計費。

（4）還車

用戶通過手動關(guān)閉自行車鎖，并在共享單車APP中確認結(jié)束行程。

（5）個人管理

用戶可以查看騎行信息以及通過微信、支付寶等兩種方式進行線上充值。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

系統(tǒng)功能模塊采用自上而下的結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法，能夠清晰的認識到系統(tǒng)層次之間的關(guān)系。校園共享單車APP功能主要涵蓋7大功能，包括：用戶注冊與登陸、地圖顯示功能、周邊自行車的查找、掃碼開鎖功能、行程管理功能、付費功能。系統(tǒng)功能設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。

圖2-2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)詳細設(shè)計

3.1 個人管理

使用DrawerLayout+NavigationView實現(xiàn)側(cè)滑側(cè)滑展示個人管理界面，首先需要導入v4.design包，然后在布局文件中使用DrawerLayout作為外包裝，側(cè)滑菜單頁面使用NavigationView。設(shè)置DrawerLayout中headerLayout屬性和menushuxing調(diào)整布局文件和菜單文件，然后在menu中添加點擊事件。

3.1.1 登錄

系統(tǒng)使用驗證登錄，用戶進入系統(tǒng)后，可以側(cè)滑打開菜單進行登錄；用戶在點按掃碼按鈕，當用戶沒有登錄，系統(tǒng)將跳轉(zhuǎn)至登錄頁面，待用戶登錄成功后返回重新進入系統(tǒng)主界面。將用戶的個人信息保存到數(shù)據(jù)表中，注冊成功后系統(tǒng)自動登陸。

3.1.2 我的行程

系統(tǒng)會在用戶手機中用SQLite創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)表，用戶存儲從系統(tǒng)獲得的騎行信息。用戶在使用該功能時，查詢表中記錄信息可得所有的騎行記錄。

3.1.3 軌跡回放

用戶在結(jié)束行程時，可以查看騎行軌跡。調(diào)整糾偏和糾正里程計算參數(shù)，并綁定騎行線路提高軌跡的精確度，然后使用queryHistoryTrack()將獲取到的信息繪制到地圖上，如圖3-1所示。

圖3-1 個人行程圖

3.2 定位及周邊自行車的查找

3.2.1 定位

常用的定位方式有兩種：一種是采用內(nèi)置GPS定位芯片；另一種是采用基站+GPRS。第一種定位精度高，不易受外界因素影響，但是價格較高，不適合用在本系統(tǒng)中。系統(tǒng)采用第二種定位方式，用戶的位置獲取通過使用類LocationClient和BDLocationClient來獲取，并將位置信息保存以備系統(tǒng)使用。自行車位置的獲取通過用戶的手機，用戶在使用自行車時，系統(tǒng)將周期回傳自行車位置至鷹眼軌跡管理平臺。

3.2.2 周邊自行車的查找

如圖3-2所示，周邊自行車的查找是系統(tǒng)通過類LocationClient和BDlocationlClient，獲取用戶的位置信息，通過接入百度地圖的鷹眼軌跡服務(wù)利用EntityListRequest中的queryEntityList()方法來搜索Entity位置信息，然后使用百度地圖SDK將entity以自行車覆蓋物形式添加到地圖上。

圖3-2 周邊檢索圖

3.2.3 導航

APP主界面地圖上方搜索選項是導航的圖標，點擊該圖標按鈕，輸入終點位置進入導航界面，系統(tǒng)導航有兩種方式，一種是通過APP內(nèi)置導航方式，通過導入百度地圖導航SDK來實現(xiàn)；另一種是通過將導航起始位置發(fā)送手機自帶的地圖軟件實現(xiàn)導航。以滿足不同用戶的使用習慣。

3.3 掃碼開鎖

開鎖在整個校園共享單車系統(tǒng)中占有中有重要的地位。當前市面使用的主流開鎖方式有兩種:一種使用傳統(tǒng)的機械鎖，適應(yīng)性強，成本低，但是車輛已易丟失，密碼易破解，漏洞較大；另一種使用藍牙車鎖，通過匹配用戶與智能車鎖進行連接，減少了開鎖流程，提高了開鎖效率。本研究中采用的車鎖方案為來智能藍牙車鎖。

3.3.1 掃描二維碼

掃碼功能實現(xiàn)由有多種方式。模塊中主要用到的類為Googlezxing庫中的CaptureActivity，通過調(diào)用該類，實現(xiàn)對二維碼的解析，系統(tǒng)將解析的值保存以備系統(tǒng)的

3.3.2 開鎖

用戶在掃碼之前開啟手機藍牙建立與自行車端的連接，然后將獲取到的二維碼信息發(fā)送至系統(tǒng)后臺，系統(tǒng)通過手機將開鎖指令下發(fā)并開啟藍牙鎖，開鎖流程如圖3-2所示。

圖3-3 開鎖流程圖

3.4 騎行

用戶開鎖成功后APP進入二級界面，通過獲取手機的IMEI唯一標識碼作為系統(tǒng)的entity信息，通過設(shè)定軌跡定位周期和回傳周期（回傳周期最大不能超過定位周期的10倍，回傳周期不能小于定位周期的整數(shù)倍）節(jié)省電量和流量。

3.4.1 entity的選擇

接入鷹眼軌跡平臺服務(wù)，自行車的位置需要使用一個entity信息。該entity應(yīng)具有唯一性和穩(wěn)定性，當用戶在注銷賬號時，容易造成entity的空余，顯然該方式不滿足。通過使用手機IMEI值充當自行車的entity信息，IMEI是手機的唯一標示，通過獲取用戶手機的權(quán)限，取得手機的IMEI值，核心代碼如下：

TelephonyManager telephonyManager=(TelephonyMa nager) getSystemService(context.TELEPHONY_SERVICE);

3.4.2 獲取騎行信息

通過定義三個變量，時間、距離、費用存儲用戶的騎行信息。使用類BMKMapPoint將系統(tǒng)獲取到的位置進行定義，通過CLLocationDistance來計算相隔兩點之間距離。

3.5 還車

還車過程是整個系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一。自行車的歸還影響著自行車精度。由于采用基站+GPRS的定位方式，自行車的位置信息依賴于用戶手機，通過建立手機端與自行車鎖之間的藍牙連接，設(shè)置彈窗和震動提示，當用戶遠離自行車時提醒用戶在手機端結(jié)束行程。用戶在結(jié)束行程后，系統(tǒng)停止回傳位置信息并結(jié)束計費。此時自行車出于離線狀態(tài)，可以被系統(tǒng)檢測到。用戶還車圖如圖3-5所示。

圖3-5 還車圖

4 結(jié)果分析與討論

本文主要就高校閑置自行車的大量堆積現(xiàn)象進行分析并提出了相應(yīng)的解決方案，針對方案中相關(guān)的核心技術(shù)實現(xiàn)方式進行介紹，最終對APP進行運行測試。測試結(jié)果表明所實現(xiàn)的功能能滿足設(shè)計需要。

[1]宋超. 手機停車APP系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].吉林大學,2016.

[2]房愛軍. 基于藍牙的無源鎖系統(tǒng)設(shè)計[D].南京師范大學,2015.

[3]2016年中國共享單車市場研究報告.

[4]Apterking 體驗共享單車后對于Locman技術(shù)實現(xiàn)的幾點思考http://www.jianshu.com/p/7f16bcc0e42b.

[5]曾大堃.手機GPS定位頻率對交通出行信息提取精度的影響研究[D].西南交通大學,2016