基于用戶畫像的智能車輛多層次共享系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

黃書鵬

（遼寧艾特斯智能交通技術(shù)有限公司，沈陽(yáng)110000）

1 引言

當(dāng)前社會(huì)汽車產(chǎn)量不斷遞增， 進(jìn)而導(dǎo)致城市出現(xiàn)嚴(yán)重的交通壓力。 嚴(yán)重的交通壓力給城市帶來許多問題，如城市的環(huán)境污染、交通堵塞以及能源危機(jī)等問題，這些問題已經(jīng)成為制約城市交通體系健康發(fā)展的重要因素。 近年來，我國(guó)很多城市都出現(xiàn)了霧霾天氣， 給城市治安和人民身體帶來了很大的影響，大氣污染已經(jīng)到了需要治理的地步。 結(jié)果顯示，汽車尾氣是我國(guó)大氣污染的主要來源， 同時(shí)也是PM2.5的主要排放源。近年來， 城市交通堵塞問題日益突出， 導(dǎo)致城市交通能耗增加，城市環(huán)境惡化。 我國(guó)汽車數(shù)量的迅速增加導(dǎo)致了我國(guó)石油消費(fèi)的迅速增加。 在我國(guó)，人均石油儲(chǔ)量比較少，為了滿足汽車用油需求，需要大量進(jìn)口，則汽車租賃成為一種新型的交通工具[1]。 一方面，實(shí)行汽車共享能夠有效減少汽車的數(shù)量，從而減輕城市的環(huán)境污染和交通堵塞[2]。 另一反面，這種出行方式能有效改變?nèi)藗兊慕煌ㄐ袨椋鰪?qiáng)人們綠色出行的意識(shí)，提高人們的生活質(zhì)量。目前，共享單車的技術(shù)得到成熟發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)可為共享汽車提供有益的參考價(jià)值[3]。 電動(dòng)車共享是一種新型的汽車共享方式，它是一種新型的汽車共享方式。

2 基于用戶畫像的智能車輛多層次共享模式設(shè)計(jì)

2.1 車輛共享系統(tǒng)中的關(guān)系轉(zhuǎn)變

在傳統(tǒng)的汽車共享體系中，汽車共享是一種基于M×N 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?每個(gè)使用者在有使用要求的時(shí)候，都要對(duì)每一輛車的狀況、特點(diǎn)進(jìn)行了解，然后選擇適合的汽車租賃。 如果其他使用者想要租用汽車，則必須重復(fù)這個(gè)程序。 當(dāng)前技術(shù)在采用因特網(wǎng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了汽車信息的共享，同時(shí)采用了集中式的服務(wù)器管理方式，實(shí)現(xiàn)用戶車、服務(wù)器、汽車三方構(gòu)成的M+N 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 車輛共享系統(tǒng)中的關(guān)系轉(zhuǎn)變

由于因特網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，車輛之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，從而可以簡(jiǎn)便地對(duì)車輛進(jìn)行管理與租賃。 不僅如此，因特網(wǎng)還能將車輛的信息可視化，實(shí)現(xiàn)共享，進(jìn)而可以獲取更多的駕駛行為數(shù)據(jù)與客戶信息。 因此，研究設(shè)計(jì)的共享方案更注重通過數(shù)據(jù)對(duì)使用者的特征進(jìn)行反映。

2.2 基于用戶畫像的多層次共享模式

用戶肖像又叫用戶側(cè)面描寫，側(cè)寫通過對(duì)用戶的調(diào)查，收集用戶的行為， 根據(jù)用戶的各項(xiàng)信息， 將用戶分成不同的類型，再?gòu)母黜?xiàng)類型中提取典型的特點(diǎn)，并賦予其名稱、圖片等統(tǒng)計(jì)學(xué)元素，從而構(gòu)成一個(gè)人的原型。 用戶畫像包括了5 項(xiàng)與用戶相關(guān)的信息，具體有用戶的身份信息、用戶的行為信息、用戶駕駛年齡與駕駛技術(shù)、駕駛信用以及駕駛行為，并通過這些特征以數(shù)字形式來描述用戶。 多層次的定義是用戶可以通過用戶畫像中的不同指標(biāo)來評(píng)價(jià)租賃汽車的目標(biāo)人群， 同時(shí)也能為不同的用戶設(shè)定不同的汽車使用權(quán)限， 從而達(dá)到多層面的共享。 基于用戶肖像的多層共享模式與目前的單一共享模式相比，它有3 個(gè)特點(diǎn)：用戶定位準(zhǔn)確、混合共享模式和豐富的權(quán)限等級(jí)。 通過構(gòu)建用戶畫像，可以更好地對(duì)客戶進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而為客戶提供個(gè)性化的個(gè)性化服務(wù)。 同時(shí)，此模式也會(huì)生成使用者報(bào)告，以提醒使用者降低駕駛風(fēng)險(xiǎn)。 混合共享模式是一種融合了共享汽車、 平臺(tái)租賃等多種運(yùn)營(yíng)方式的新型共享方式，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。 任何一輛車，如果在車上安裝了智能硬件平臺(tái)，并且支持平臺(tái)上的控制指令，都可以連接到這個(gè)共享系統(tǒng)，也可以通過虛擬鑰匙和維修人員進(jìn)行救援。 “豐富的權(quán)限等級(jí)”是指擁有者對(duì)自己的車輛擁有絕對(duì)的所有權(quán)，而持有者可以暫時(shí)將自己的權(quán)利授權(quán)給他人，而獲得暫時(shí)的使用權(quán)限的人，則可以在一定的時(shí)間內(nèi)，獲得汽車的使用權(quán)，但不能再次共享。 當(dāng)車主在平臺(tái)上發(fā)布了一輛車之后，車輛的管理權(quán)就會(huì)暫時(shí)歸平臺(tái)所有，用戶可以按照自己的要求來租賃。

2.3 共享體統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

研究設(shè)計(jì)的共享系統(tǒng)存在3 個(gè)核心問題。 其一是實(shí)現(xiàn)基本共享。 系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能則是車輛共享，其首要任務(wù)是設(shè)計(jì)一套完整的軟件和硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)車輛的共享和租賃，并實(shí)現(xiàn)車輛的無(wú)人化管理。第二，構(gòu)建用戶肖像。在公共運(yùn)輸系統(tǒng)中，由于使用者的參與，將會(huì)產(chǎn)生海量的使用者資料，因此，如何有效地使用這些資料，是研究必須認(rèn)真考慮的一個(gè)問題。 通過對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)行駛數(shù)據(jù)的收集， 構(gòu)建了一個(gè)用戶肖像模型來描述用戶的特性。第三，多層次的分享。基于基本共享、用戶畫像的構(gòu)建，提出了多層次車輛共享模型。 其基本思路是，通過對(duì)用戶畫像的各個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)不同類型的租車進(jìn)行限定，從而達(dá)到約束使用者行為的目的。 其中，最關(guān)鍵的部分是對(duì)車輛的軟件和硬件平臺(tái)的支持，整個(gè)系統(tǒng)的總體架構(gòu)見圖2。

圖2 共享系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框架

圖2 所示的服務(wù)器端主要含有后臺(tái)管理程序、應(yīng)用程序、車輛通信服務(wù)和用戶肖像計(jì)算程序4 個(gè)部分。

3 面向智能車輛共享系統(tǒng)的服務(wù)器設(shè)計(jì)

3.1 基于用戶畫像的智能車輛共享系統(tǒng)的特點(diǎn)

研究提出的共享系統(tǒng)服務(wù)器可作為車輛的管理。 從根本上講，服務(wù)器與交通工具溝通，獲得交通工具的狀況，并發(fā)出指令設(shè)定交通工具的狀況，進(jìn)而控制馬達(dá)、電磁剎車和最高速度等。 同時(shí)，合理的服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)可以將汽車與用戶的M×N 轉(zhuǎn)換為M+N，從而降低了VCU 的處理壓力，更好地滿足用戶對(duì)汽車的需求。這種服務(wù)可以實(shí)現(xiàn)多層的共享。將多層分享的實(shí)施邏輯置于云端，在駕車前與駕車期間，對(duì)使用者的車輛使用權(quán)限及限制進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，避免了數(shù)據(jù)不同步。 這個(gè)服務(wù)器也可以儲(chǔ)存圖書資料。 在流程操作中，將會(huì)有很多的數(shù)據(jù)被生成。 在這些數(shù)據(jù)中，由汽車上的傳感器采集到的駕駛員駕駛信息，會(huì)在車輛與服務(wù)器之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的心跳通信。 為確保用戶的數(shù)據(jù)可以被可靠地保存， 同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的圖像的快速檢索，因此，必須對(duì)其存儲(chǔ)模式進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。

3.2 服務(wù)器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為使各模塊的功能分離，將消息隊(duì)列引入服務(wù)器結(jié)構(gòu)中，并利用消息隊(duì)列進(jìn)行交互。 在圖3 中顯示了整個(gè)服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)。

圖3 服務(wù)器的整體結(jié)構(gòu)

圖3 所示的服務(wù)器，包括4 種不同的程序，以完成智能汽車共享系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能。 車輛自身信息與駕駛數(shù)據(jù)主要是由車輛通信服務(wù)期接收，同時(shí)，負(fù)責(zé)將確認(rèn)信息反饋給車輛，并發(fā)出車輛狀態(tài)設(shè)定指令。 車輛共享系統(tǒng)除了車輛服務(wù)器外還具有各種服務(wù)器終端， 然而這些服務(wù)器不會(huì)與交通工具發(fā)生互動(dòng)。例如，HTTP 服務(wù)器，該服務(wù)器用于處理移動(dòng)電話端發(fā)出的指令，這些指令通常包括用戶信息注冊(cè)、用戶登錄以及車輛信息查看等基本操作。 車輛用戶可通過該系統(tǒng)完成車輛權(quán)限解鎖以及車輛預(yù)約，可以說是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)的服務(wù)器。 后臺(tái)管理服務(wù)器主要功能是為管理者提供一個(gè)借口， 幫助管理者查看各種租賃信息，其中包括客戶的基本信息、車輛的使用信息、租賃共享的信息以及使用的歷史數(shù)據(jù)。 用戶肖像計(jì)算軟件是通過設(shè)定的時(shí)間間隔，對(duì)用戶形象進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新。

3.3 面向用戶駕駛的服務(wù)器實(shí)現(xiàn)

當(dāng)汽車運(yùn)行時(shí)， 服務(wù)器會(huì)根據(jù)周圍的環(huán)境信息獲取相關(guān)的駕駛信息，所以，服務(wù)器需要進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。 當(dāng)一臺(tái)通信服務(wù)器收到數(shù)據(jù)后，會(huì)將這些數(shù)據(jù)保存起來，然后由服務(wù)器的運(yùn)算程序來讀取和計(jì)算。 由于汽車數(shù)量的增長(zhǎng)和用戶的租車行為的累積，用戶的駕駛數(shù)據(jù)將會(huì)迅速增長(zhǎng)，因此，在存儲(chǔ)過程中，正確地選擇存儲(chǔ)模式，可以保證數(shù)據(jù)的安全，同時(shí)也可以快速地讀取用戶的圖像。 其中，用戶數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的主要需求是儲(chǔ)存量大、讀少寫多、可靠性高、格式靈活。 事務(wù)處理程序包括一些關(guān)聯(lián)查詢、子查詢等復(fù)雜程序。 并且事務(wù)處理是以標(biāo)準(zhǔn)化為前提進(jìn)行的，因此數(shù)據(jù)更新的開銷更小，但它一般都能在傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中得到支持。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)與真實(shí)的交易非常相似，具有4 個(gè)特點(diǎn)：原子性、一致性、獨(dú)立性和持久性。 也正因?yàn)槿绱耍P(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，有一些場(chǎng)景并不適用于利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，例如，具有簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但同時(shí)具有大量數(shù)據(jù)的用戶駕駛數(shù)據(jù)。MongoDB是一種功能強(qiáng)大、可擴(kuò)展、靈活的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件，它支持索引、范圍查詢、排序等功能。 MongoDB 易于使用，并且具有良好的驅(qū)動(dòng)和圖形數(shù)據(jù)控制臺(tái)，為開發(fā)人員提供了良好的數(shù)據(jù)模型。MongoDB 與傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)相比，有以下4 個(gè)特征。其一特點(diǎn)是具有彈性的數(shù)據(jù)模型， 無(wú)須預(yù)先定義文件的關(guān)鍵字，因此，開發(fā)人員可以方便地修改數(shù)據(jù)類型。 第二，MongoDB 易于擴(kuò)充。 MongoDB 采用了一種能夠?qū)⒍鄠€(gè)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分割的數(shù)據(jù)模型，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)集群中各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)和負(fù)荷的均衡。 第三，MongoDB 的性能也很好，盡管MongoDB盡量保持了許多傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)良功能， 但不像關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)那樣，它把數(shù)據(jù)處理邏輯更多地交給了邏輯代碼，從而提高了MongoDB 數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。最終，MongoDB 擁有一個(gè)良好的集群管理系統(tǒng)。 MongoDB 采用了更多的服務(wù)器自主，它只需簡(jiǎn)單地啟動(dòng)一個(gè)服務(wù)器即可完成其他的管理。 在主備架構(gòu)中， 當(dāng)主服務(wù)器發(fā)生異常時(shí)，MongoDB 會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到備用服務(wù)器，而備用服務(wù)器則會(huì)被提升到主服務(wù)器的外部。 在分布式系統(tǒng)中，只要了解節(jié)點(diǎn)的改變，MongoDB 就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成。

4 結(jié)語(yǔ)

研究針對(duì)車輛共享系統(tǒng)提出一種基于用戶畫像的智能車輛多層次共享系統(tǒng)。 研究詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)所需要的系統(tǒng)的硬件和軟件平臺(tái)， 并對(duì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 總體來說，用戶肖像的計(jì)算模式是這個(gè)共享系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的不同之處。 這種共享方式需要硬件平臺(tái)、服務(wù)器和終端應(yīng)用的支撐。 在此基礎(chǔ)上，提出了基于服務(wù)器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并給出了MongoDB 系統(tǒng)的總體方案。