基于地圖的大學(xué)校園共享單車實(shí)施研究

高文智 王勁松 謝煒 林立俊 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院

1 引言

高校作為一個(gè)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(duì)學(xué)校的空間利用及美麗整潔產(chǎn)生較大的影響，而且對(duì)高校秩序管理和學(xué)生日常生活帶來(lái)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(duì)各大高校的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，降低新生對(duì)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(xué)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(xiàng)目中，所以本項(xiàng)目就第一種定位方式進(jìn)行研究。選取合適的自行車初始投放點(diǎn)，用戶在使用系統(tǒng)時(shí)，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(dāng)用戶停止使用系統(tǒng)時(shí)，結(jié)束回傳位置信息。這樣用戶在使用系統(tǒng)時(shí)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(jì)

共享單車系統(tǒng)通過用戶的手機(jī)獲取自行車位置，當(dāng)用戶使用自行車時(shí)，系統(tǒng)將獲取到的位置信息上傳至軌跡管理平臺(tái)，系統(tǒng)通過檢索軌跡管理平臺(tái)中的自行車，并將自行車位置標(biāo)注到地圖上，用戶打開手機(jī)藍(lán)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(dòng)獲取用戶的位置并發(fā)送到軌跡管理平臺(tái)。用戶手動(dòng)鎖車結(jié)束計(jì)費(fèi)，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(jī)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(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，首先展示相應(yīng)的地圖信息，并定位用戶當(dāng)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(dǎo)航功能，正確指引用戶到達(dá)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(jì)費(fèi)。

（4）還車

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

（5）個(gè)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(jìn)行線上充值。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能模塊采用自上而下的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，能夠清晰的認(rèn)識(shí)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(cè)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(fèi)功能。系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)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(xì)設(shè)計(jì)

3.1 個(gè)人管理

使用DrawerLayout+NavigationView實(shí)現(xiàn)側(cè)滑側(cè)滑展示個(gè)人管理界面，首先需要導(dǎo)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(yè)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(diǎn)擊事件。

3.1.1 登錄

系統(tǒng)使用驗(yàn)證登錄，用戶進(jìn)入系統(tǒng)后，可以側(cè)滑打開菜單進(jìn)行登錄；用戶在點(diǎn)按掃碼按鈕，當(dāng)用戶沒有登錄，系統(tǒng)將跳轉(zhuǎn)至登錄頁(yè)面，待用戶登錄成功后返回重新進(jìn)入系統(tǒng)主界面。將用戶的個(gè)人信息保存到數(shù)據(jù)表中，注冊(cè)成功后系統(tǒng)自動(dòng)登陸。

3.1.2 我的行程

系統(tǒng)會(huì)在用戶手機(jī)中用SQLite創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)表，用戶存儲(chǔ)從系統(tǒng)獲得的騎行信息。用戶在使用該功能時(shí)，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(shí)，可以查看騎行軌跡。調(diào)整糾偏和糾正里程計(jì)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(gè)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(jià)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(lái)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(jī)，用戶在使用自行車時(shí)，系統(tǒng)將周期回傳自行車位置至鷹眼軌跡管理平臺(tái)。

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(lái)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(dǎo)航

APP主界面地圖上方搜索選項(xiàng)是導(dǎo)航的圖標(biāo)，點(diǎn)擊該圖標(biāo)按鈕，輸入終點(diǎn)位置進(jìn)入導(dǎo)航界面，系統(tǒng)導(dǎo)航有兩種方式，一種是通過APP內(nèi)置導(dǎo)航方式，通過導(dǎo)入百度地圖導(dǎo)航SDK來(lái)實(shí)現(xiàn)；另一種是通過將導(dǎo)航起始位置發(fā)送手機(jī)自帶的地圖軟件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。以滿足不同用戶的使用習(xí)慣。

3.3 掃碼開鎖

開鎖在整個(gè)校園共享單車系統(tǒng)中占有中有重要的地位。當(dāng)前市面使用的主流開鎖方式有兩種:一種使用傳統(tǒng)的機(jī)械鎖，適應(yīng)性強(qiáng)，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(lán)牙車鎖，通過匹配用戶與智能車鎖進(jìn)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(lái)智能藍(lán)牙車鎖。

3.3.1 掃描二維碼

掃碼功能實(shí)現(xiàn)由有多種方式。模塊中主要用到的類為Googlezxing庫(kù)中的CaptureActivity，通過調(diào)用該類，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)藍(lán)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(tái)，系統(tǒng)通過手機(jī)將開鎖指令下發(fā)并開啟藍(lán)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(jìn)入二級(jí)界面，通過獲取手機(jī)的IMEI唯一標(biāo)識(shí)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(tái)服務(wù)，自行車的位置需要使用一個(gè)entity信息。該entity應(yīng)具有唯一性和穩(wěn)定性，當(dāng)用戶在注銷賬號(hào)時(shí)，容易造成entity的空余，顯然該方式不滿足。通過使用手機(jī)IMEI值充當(dāng)自行車的entity信息，IMEI是手機(jī)的唯一標(biāo)示，通過獲取用戶手機(jī)的權(quán)限，取得手機(jī)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(gè)變量，時(shí)間、距離、費(fèi)用存儲(chǔ)用戶的騎行信息。使用類BMKMapPoint將系統(tǒng)獲取到的位置進(jìn)行定義，通過CLLocationDistance來(lái)計(jì)算相隔兩點(diǎn)之間距離。

3.5 還車

還車過程是整個(gè)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(jī)，通過建立手機(jī)端與自行車鎖之間的藍(lán)牙連接，設(shè)置彈窗和震動(dòng)提示，當(dāng)用戶遠(yuǎn)離自行車時(shí)提醒用戶在手機(jī)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(jì)費(fèi)。此時(shí)自行車出于離線狀態(tài)，可以被系統(tǒng)檢測(cè)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(jìn)行分析并提出了相應(yīng)的解決方案，針對(duì)方案中相關(guān)的核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行介紹，最終對(duì)APP進(jìn)行運(yùn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明所實(shí)現(xiàn)的功能能滿足設(shè)計(jì)需要。

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[3]2016年中國(guó)共享單車市場(chǎng)研究報(bào)告.

[4]Apterking 體驗(yàn)共享單車后對(duì)于Locman技術(shù)實(shí)現(xiàn)的幾點(diǎn)思考http://www.jianshu.com/p/7f16bcc0e42b.

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