吳 皓，劉 淼

(上海工程技術(shù)大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，上海201620)

0 引 言

中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日新月異，城鎮(zhèn)汽車數(shù)量的驟增，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)中國(guó)的機(jī)動(dòng)車數(shù)量超過(guò)3.27億輛［1］。一些特大或者超大型城市經(jīng)常出現(xiàn)大面積道路擁堵現(xiàn)象，這既影響了車主的出行時(shí)間與舒適度，同時(shí)也影響了城市的整體形象。

智能網(wǎng)聯(lián)車是各大企業(yè)與高校研究的一個(gè)重點(diǎn)方向。崔志斌等人結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)車的發(fā)展趨勢(shì)與現(xiàn)狀，針對(duì)小型標(biāo)準(zhǔn)化的云平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)和研究，實(shí)現(xiàn)了面向智能網(wǎng)聯(lián)汽車的云數(shù)據(jù)平臺(tái)［2］；郭振等人根據(jù)行車的需求，研究設(shè)計(jì)出了基于車聯(lián)網(wǎng)的車輛信息采集系統(tǒng)模塊，為搭建功能良好的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供了幫助［3］；陳植欽團(tuán)隊(duì)為有效解決城市交通基礎(chǔ)不足與汽車數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)之間的矛盾，將ThinkPHP開發(fā)框架、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)與MVC系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念相結(jié)合，完成了租車商城系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［4］。

近年來(lái)中國(guó)的移動(dòng)通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷進(jìn)步，人們擁有手機(jī)的數(shù)量也呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)。通過(guò)手機(jī)，用戶們不僅能瀏覽信息、接聽電話，而且也能通過(guò)手機(jī)控制或者操作各種設(shè)備，可以說(shuō)手機(jī)已經(jīng)成為了生活中必不可少的工具?；谀壳笆謾C(jī)的強(qiáng)大功能與廣泛使用，本文將大數(shù)據(jù)、無(wú)線通信、互聯(lián)網(wǎng)以及汽車融為一體，在手機(jī)上利用集成開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)出一款軟件，通過(guò)操作客戶端能夠時(shí)時(shí)觀測(cè)到出行經(jīng)過(guò)路段的道路情況，從而盡可能的減少城市道路擁堵、提高車輛的行車速度與舒適度、減少人們的出行時(shí)間。

1 客戶端整體設(shè)計(jì)要求

通信技術(shù)的不斷發(fā)展，基于云平臺(tái)連接車輛的手機(jī)客戶端能夠最大限度地為客戶提供服務(wù)，讓車主隨時(shí)隨地的了解自己的車輛信息。從用戶的角度出發(fā)，軟件必須操作簡(jiǎn)單、容易理解，對(duì)車輛本身的數(shù)據(jù)要做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)為車主提供地圖服務(wù)，設(shè)計(jì)出起始點(diǎn)與目的地之間的最優(yōu)出行方案；在用戶使用汽車的時(shí)候，車身情況、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況、汽車的速度、狀態(tài)等要被監(jiān)控，實(shí)時(shí)匯總，讓用戶能隨時(shí)了解汽車的情況；對(duì)于用戶每次使用汽車后得到的歷史數(shù)據(jù)，客戶端上的數(shù)據(jù)庫(kù)可以進(jìn)行保存，以便用戶能夠隨時(shí)查看汽車已有數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也會(huì)上傳到云端服務(wù)器備份，以備用戶隨時(shí)下載查看。

2 客戶端各部分模塊設(shè)計(jì)方案

（1）登錄與注冊(cè)模塊。此模塊為用戶進(jìn)入軟件的門戶。用戶可以通過(guò)輸入相關(guān)賬號(hào)，經(jīng)過(guò)后臺(tái)服務(wù)器驗(yàn)證無(wú)誤可進(jìn)入軟件主頁(yè)面使用服務(wù)。

（2）車輛管理模塊。用戶登錄軟件后，可以將自己的手機(jī)號(hào)和自己車輛的信息綁定在一起，用戶的賬號(hào)和賬號(hào)里的車輛信息會(huì)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上傳到云端服務(wù)器，當(dāng)用戶在手機(jī)客戶端上增加或者減少車輛信息時(shí)，客戶端與云端的服務(wù)器會(huì)做出相應(yīng)的更新。

（3）地圖導(dǎo)航模塊。在汽車行駛狀態(tài)下，用戶通過(guò)連接互聯(lián)網(wǎng)的手機(jī)在客戶端上點(diǎn)擊地圖就可以查看汽車的位置信息，再通過(guò)手機(jī)上的GPS定位系統(tǒng)就能精確的定位汽車的經(jīng)緯度，根據(jù)汽車的具體位置再結(jié)合后臺(tái)大數(shù)據(jù)的分析與處理，為汽車的行駛路線做出更加合理的規(guī)劃。

（4）數(shù)據(jù)管理模塊。數(shù)據(jù)管理模塊作為手機(jī)客戶端的主要界面，在汽車通信網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，會(huì)將車載T-box的通信信息顯示在界面上，在汽車通訊網(wǎng)絡(luò)不正?；蛘邤嚅_時(shí)，客戶端雖然不能更新或者獲取汽車的相關(guān)數(shù)據(jù)，但是用戶可以通過(guò)查看手機(jī)客戶端數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)來(lái)分析判斷汽車的狀況。

3 客戶端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 登錄與注冊(cè)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作為軟件的入口，登陸界面最主要的作用就是讓用戶通過(guò)輸入自己的賬號(hào)信息快速的進(jìn)入并使用軟件，所以一般而言此界面在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該盡量清晰簡(jiǎn)潔。登錄與注冊(cè)具體流程如圖1與圖2所示。

圖1 登陸流程圖Fig.1 Flow chart of login design

圖2 注冊(cè)設(shè)計(jì)流程圖Fig.2 Flow chart of registration interface design

根據(jù)上述的描述，運(yùn)用界面集成開發(fā)工具eclipse，可以對(duì)登錄與注冊(cè)界面分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)界面如圖3與圖4所示。

圖3 登錄界面Fig.3 Login interface

圖4 注冊(cè)界面Fig.4 Registration interface

3.2 車輛管理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

車輛管理的功能主要是用于車主對(duì)T-box的登錄、用戶數(shù)據(jù)的獲取以及人與車輛的配對(duì)，這是其它功能使用的基礎(chǔ)。

在客戶端中，通過(guò)賬號(hào)信息登錄軟件的用戶可以通過(guò)車載T-box來(lái)獲取一個(gè)編號(hào)，根據(jù)這個(gè)編號(hào)獲得相對(duì)應(yīng)的汽車數(shù)據(jù)。此外，用戶在這個(gè)模塊中可以填寫或者刪除自己和汽車的相關(guān)信息，修改后信息會(huì)上傳到云端服務(wù)器保存更新。

對(duì)于本文而言，T-box讀取的車輛參數(shù)以及標(biāo)定參數(shù)，二者統(tǒng)稱為監(jiān)控配置，部分結(jié)構(gòu)定義信息見表1，云平臺(tái)與客戶端向T-box發(fā)送的請(qǐng)求，并獲得自己想要的信息。一般情況下這些參數(shù)是在云服務(wù)器中進(jìn)行設(shè)置與保存，當(dāng)用戶的手機(jī)與服務(wù)器建立連接后，只有服務(wù)器中存放的設(shè)備編號(hào)與服務(wù)器的版本一致時(shí)才會(huì)有返回值返回，與監(jiān)控配置有關(guān)的表結(jié)構(gòu)為監(jiān)控配置管理表，見表2。具體的界面如圖5和圖6所示。

表1 監(jiān)控配置管理表Tab.1 Monitors the configuration management tables

表2 部分結(jié)構(gòu)定義信息Tab.2 Partial structure definition information

通過(guò)賬號(hào)信息登錄軟件的用戶可以通過(guò)車載T-box來(lái)獲取一個(gè)編號(hào)，根據(jù)這個(gè)編號(hào)獲得相對(duì)應(yīng)的汽車數(shù)據(jù)。此外，用戶在這個(gè)界面中可以填寫或者刪除自己和汽車的相關(guān)信息，信息會(huì)上傳到云端服務(wù)器保存更新，具體的界面如圖5和圖6所示。

圖5 車輛管理界面Fig.5 Vehicle management interface

圖6車輛信息添加界面Fig.6 Vehicle information adding interface

3.3 數(shù)據(jù)管理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)管理界面最主要的作用在于將汽車的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶，例如汽車在行駛中的一些數(shù)據(jù)、一些汽車參數(shù)是否在合理范圍內(nèi)等，這樣可以確保使用者掌握汽車情況，保證汽車的行駛安全。

數(shù)據(jù)管理整體上有4大功能:

（1）讓用戶確定汽車當(dāng)前情況下是否與T-box連接上。

（2）將T-box得到的信息進(jìn)行解析且添加注釋。本文設(shè)計(jì)的客戶端將獲取的字符分為2大類型:一種是0，1，2的消息體，規(guī)定字節(jié)16作為2字節(jié)，使用位置與字節(jié)數(shù)定義物理意義；另一種是其他消息體，用字節(jié)、偏移量等獲得實(shí)際值。

（3）讓用戶能夠查看到T-box的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新。本文中使用的是Hash地圖來(lái)處理數(shù)據(jù)，因?yàn)椴煌腡-box產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在顯示的時(shí)候會(huì)有所差異，為了觀看的簡(jiǎn)潔性，設(shè)計(jì)時(shí)采用垂直型的列表視圖。

（4）當(dāng)用戶未能與T-box連接上時(shí)，客戶端會(huì)通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其過(guò)程如下圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)傳輸流程圖Fig.7 Data transfer flow chart

根據(jù)上述說(shuō)明，采用開發(fā)工具完成設(shè)計(jì)如圖8所示。

圖8 數(shù)據(jù)管理模塊Fig.8 Data management module

3.4 地圖導(dǎo)航的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

地圖導(dǎo)航主要分為2大部分即車聯(lián)網(wǎng)部分以及地圖標(biāo)定，負(fù)責(zé)地圖的資源優(yōu)化與車輛的位置。地圖標(biāo)定是導(dǎo)航界面比較重要的部分，其設(shè)計(jì)程序的流程如圖9所示，界面如圖10所示。

圖9 地圖標(biāo)定流程圖Fig.9 Map calibration flow chart

圖10 地圖導(dǎo)航界面Fig.10 Map navigation interface

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)城市交通堵塞問(wèn)題，本文利用大數(shù)據(jù)、無(wú)線通信、定位導(dǎo)航等技術(shù)設(shè)計(jì)出一套客戶端軟件，其功能包括登錄注冊(cè)、車輛管理、數(shù)據(jù)管理塊與地圖導(dǎo)航。實(shí)驗(yàn)證明這款軟件對(duì)緩解交通堵塞問(wèn)題能夠起到一定的作用，但是就目前而言，本文的設(shè)計(jì)也存在著不足之處，需要后續(xù)研究人員進(jìn)一步開發(fā)。