基于Android平臺的校車管理系統設計與實現

周蓋 文勇軍 樊志良 唐立軍

摘 要： 針對目前國內高校校園規模大、多校區運行的交通問題，設計實現了基于Android平臺的校車管理系統，系統采用Android開發平臺、利用GPS獲取位置信息結合百度地圖顯示校車的實時軌跡，通過校車信息查詢管理和系統用戶的信息管理模塊，實現校車的管理；通過校車的實時位置信息及歷史運行軌跡，實現校車的監控。測試結果表明系統運行穩定可靠，具有較強的實用性和良好的擴展性。

關鍵詞： Android；GPS；百度地圖；校車管理

Abstract：Aiming at the traffic problems of large campus and multi-campuses in China a school bus management system based on Android is designed and implemented. The system uses Android development platform and GPS to obtain the location information and display the real-time trajectory of school buses. Through the information inquiry management of school bus and information management module of system user school bus management is achieved. Through the school bus' real-time location information and historical running track school bus monitoring is achieved. Test results show that the system is stable and reliable with strong practicality and good scalability.

Key words： Android；GPS；Baidu map；school bus management

引言

近年來隨著高等教育事業的蓬勃發展 中國高校的校園規模也在逐漸擴大，高校擁有多個校區運行已經成為一種常態。如何解決師生來往于各校區之間的交通問題，增強對校車的信息化管理，建立校車信息化、智能化管理系統，是高校交通管理的重要手段[1-2]。目前，校車的管理方式主要有2種。一是人工管理，這種方式對校車基礎信息的管理方式落后，并且缺乏對于校車運行信息的有效管理和校車運行位置的實時監控[3-4]。二是Web管理，這種方式需要校車管理人員及乘客在固定位置的Web監控端前才能使用，不能隨時隨地查看校車的運行狀況，實時性、便攜性較差[5-6]。本文結合Android設備的開源免費、價格低廉、便于攜帶、平臺穩定的特點[7]，對基于Android平臺的校車管理系統進行研究和探索。

1 系統分析

為改善目前的校車管理系統功能，需要建立一個智能化、信息化的校車實時管理系統。該系統能實現對校車基礎信息和校車運行信息的操作處理，以及對校車實時位置的跟蹤記錄，方便學校管理部門對校車運行的管理與監控。系統除用戶管理模塊外，還需設置校車定位模塊、校車信息管理模塊、行駛線路管理模塊實現對校車管理，實時位置監控模塊、歷史軌跡管理模塊實現對校車監控。系統功能模塊如圖1所示。

2 系統實現

2.1 系統總體架構設計

系統總體結構如圖2所示。系統使用自帶GPS定位模塊的Android設備作為GPS定位數據獲取終端。定位終端安裝在校車上，通過GPS模塊獲取校車的定位數據，將獲取的定位數據通過3G/4G網絡傳輸給校車管理平臺。管理平臺將定位數據進行格式化處理后存入Mysql數據庫中。用戶終端分為Web終端和Android終端，用戶終端需要訪問校車位置時，向校車管理平臺發送請求，校車管理平臺解析該請求后將指令返回對應的定位數據，終端將返回的數據結果定制顯示在百度地圖上。

2.2 用戶管理模塊

用戶管理模塊分為用戶信息管理和角色管理。用戶信息管理中將所有用戶歸為4類，分別是：超級管理員、普通管理員、駕駛員、普通用戶。角色管理對所有的角色提供對應的功能權限劃分。超級管理員具有最高的權限等級，可以訪問系統中所有的數據，同時能管理和設置所有用戶角色的訪問權限。

用戶管理模塊中有注冊、登錄、密碼找回等功能。對各功能的闡釋研究可見如下。

（1）用戶注冊。需要對用戶進行實名制認證，系統的服務對象為高校師生，高校師生的工號/學號綁定個人身份信息且唯一，使用高校師生的工號/學號作為實名認證的判斷條件具有良好的可辨性。用戶注冊流程如圖3所示。下面，將針對這一設計展開如下分析論述。

① 輸入用戶名、密碼、工號/學號和手機號碼，提交注冊；

② 系統判斷輸入的用戶名是否未被注冊。若用戶名已存在，則提示用戶名已被注冊使用，返回注冊界面，重新輸入用戶名；

③ 用戶名未被注冊，則繼續判斷工號/學號是否有效。工號/學號不存在或者已被注冊使用時，系統提示工號/學號無效，返回注冊界面，重新輸入工號/學號；

④ 當工號/學號有效時，系統發送注冊驗證碼到手機，用戶從手機中獲取驗證碼，進行驗證碼輸入驗證，三次驗證未通過時，返回注冊界面，重新輸入手機號碼；

⑤ 注冊驗證碼且驗證通過時，將用戶與工號/學號、手機號碼綁定，保存用戶名信息，并提示注冊成功。

（2）用戶登錄功能。即對用戶輸入的用戶名和密碼進行判斷，用戶登錄成功則進入系統用戶主界面。

（3）密碼找回功能。需要用戶輸入工號/學號和手機號碼，工號/學號和手機號碼匹配時，系統發送驗證碼到手機號碼，用戶填寫正確才能進行密碼重新設置。

2.3 校車定位模塊

（1）設備標識符。定位終端通過設備標識符與校車信息綁定，用于接收校車的GPS位置數據。設備標識符由設備的IMEI號、SIM序列號、WIFIMAC地址組成，可確保設備標識符的唯一性，同時可以作為令牌與后臺進行數據通信。

設備標識符獲取方法如下：

① 調用Android的context.getSystemService（）方法獲取Android設備訪問權限；

② 調用getDeviceId（）方法獲取設備的IMEI號；

③ 調用getSimSerialNumber（）方法獲取設備的SIM序列號；

④ 調用wm.getConnectionInfo（）.getMacAddress（）方法獲取設備的WIFIMAC地址；

⑤ 返回IMEI號、SIM序列號、WIFIMAC地址作為設備標識符。

（2）定位初始化。定位初始化流程如圖4所示。駕駛員出發前，通過與校車綁定的Android定位終端進入定位終端簽到界面進行簽到，定位終端將輸入駕駛員的用戶名、密碼、連同定位終端設備標識符傳給后臺服務器，后臺服務器對駕駛員的用戶名、密碼的權限進行認證，認證成功后綁定駕駛員信息與定位終端；選擇本次校車的線路和起始站點，驗證該時段是否包含有該起始站點的校車線路，驗證通過，將定位終端與線路信息進行綁定，定位終端開始定位。

（3）定位數據獲取。通過百度地圖[8]獲取GPS定位數據過程可分述如下：

① 配置權限，初始化百度地圖locationClient類。LocationClient類是定位的核心類；

② 設置定位SDK參數，包括定位精度、定位結果坐標系、定位間隔時間、地址描述、數據傳輸頻率；

③ 實現BDLocationListener結果監聽接口，異步獲取定位結果。定位結果包括定位時間、經緯度數據、速度、方向、位置描述；

④ 將最新獲取的GPS定位數據字段傳輸給后臺服務器，后臺通過Haversine公式和萊以特準則處理GPS數據，剔除異常數據，完成定位數據的獲取。

研究可知，Haversine公式用來計算2個經緯度點之間的距離d，計算公式具體如下：

根據萊以特準則[9-10]選擇3*D（x）作為閾值判斷GPS定位數據是否異常，D（x）為標準差。設置每5 s傳輸一次定位數據，傳輸次數count =1，由于校車在市區行駛車速規定不得高于60 km/h，一次傳輸最大距離為83.33 m（以60 km/h時速行駛），設D（x）=83.33 m，得到閾值為250 m。若d

2.4 校車信息管理模塊

校車信息管理模塊可以對車輛基本信息進行增、刪、查、改等操作，此處的校車信息中包括有：校車車牌號碼、購入時間、校車使用年限、核載人數、車輛生產廠商、車身顏色等基本的車輛項目內容。

2.5 行駛線路管理模塊

行駛線路管理模塊包括：校車停靠站點管理和校車行駛線路管理。其中，校車停靠站點包括站點經度、緯度、站點名稱及站點描述信息；校車行駛線路由校車停靠站點及發車時間所組成。系統通過建立校車行駛線路與校車停靠站點的多對多關聯關系，就可應用校車線路的發車時間或經過站點來索引執行線路查詢等操作。

2.6 實時位置監控模塊

實時位置查詢，即查詢指定校車當前時間的最新位置。通過車牌號碼查詢該校車當前時間的位置信息，系統從數據庫的實時位置存儲表中查詢并取出該校車的最新定位數據（包括經緯度、速度、方向、記錄時間），初始化百度地圖，調用地圖的map.addOverlay（）方法將該定位數據覆蓋到百度地圖，顯示校車實時位置。

2.7 歷史軌跡管理模塊

歷史軌跡管理模塊通過車牌號和時間來查詢獲取系統內歷史軌跡表內的歷史軌跡記錄，將歷史軌跡記錄按先后順序分解成單個位置定位數據的點數組，初始化百度地圖，在地圖中調用BMap.Polyline（）方法把點數組連接成折線，再調用Map.addOverlay（）方法將折線添加覆蓋到百度地圖，由此實現了歷史軌跡的回放。

3 系統測試

測試功能包括用戶管理功能、行駛線路功能、校車信息管理功能、校車定位功能、實時位置查詢功能、歷史軌跡回放功能，系統功能測試見表1。

測試結果表明，系統運行穩定可靠，定位精確，實時位置顯示直觀，相較于PC端系統的應用欠缺，該系統能隨時隨地對校車進行監控與管理，具有良好的便捷性和實用性。

4 結束語

基于Android平臺設計了高校多校區運行的校車管理系統，方便對校車信息查詢管理以及系統用戶的信息管理，實現了校車的實時位置信息監控及歷史運行軌跡直觀顯示。測試結果表明系統運行穩定、可靠，具有良好的擴展性和實用性。

參考文獻

[1]鐘嵐，汪永超，毛明剛，等. 基于B/S的通用車輛管理信息系統研發[J]. 計算機工程與設計，2007，28（7）：1695-1698.

[2] 章童，丁雪峰，邵云夢，等. 基于校園卡系統的校車管理應用及實現[J]. 華中師范大學學報（自然科學版），2017（S1）：200-204.

[3] 金建設，楊斌，于曉海，等. 基于傳感網與云計算的校車安全監控系統設計[J]. 計算機測量與控制，2014，22（6）：1790-1792，1796.

[4] 王正軍. 基于GPS/GIS/GPRS的車輛監控系統的研究與開發[D]. 廣州：華南理工大學，2014.

[5] 孟俊宏. 基于Android系統的車輛移動監控終端的設計與實現[D]. 長春：吉林大學，2015.

[6] 徐兵，廖友成，劉文杰，等. 基于Android平臺的車載導航系統研究[J]. 計算機測量與控制，2014，22（2）：601-603.

[7] 鮑萍萍，陳光，王鵬輝，等. 基于Android平臺的車輛監控系統設計[J]. 實驗室研究與探索，2016，35（12）：72-78.

[8] 周浩. 基于百度地圖API地震應急避難場所信息地圖化動態顯示的實現[J]. 地震工程學報，2015，37（S1）：114-118.

[9] 張小紅，左翔，李盼，等. BDS/GPS精密單點定位收斂時間與定位精度的比較[J]. 測繪學報，2015，44（3）：250-256.

[10]林藝芳，李汪彪，蘇偉達，等. 一種航標定位的GPS異常點快速判別及剔除方法[J]. 現代電子技術，2008（17）：4-6.