基于智能網聯汽車的客戶端設計

吳 皓，劉 淼

(上海工程技術大學 機械與汽車工程學院，上海201620)

0 引 言

中國社會經濟的發展日新月異，城鎮汽車數量的驟增，據有關部門統計中國的機動車數量超過3.27億輛［1］。一些特大或者超大型城市經常出現大面積道路擁堵現象，這既影響了車主的出行時間與舒適度，同時也影響了城市的整體形象。

智能網聯車是各大企業與高校研究的一個重點方向。崔志斌等人結合智能網聯車的發展趨勢與現狀，針對小型標準化的云平臺進行開發和研究，實現了面向智能網聯汽車的云數據平臺［2］；郭振等人根據行車的需求，研究設計出了基于車聯網的車輛信息采集系統模塊，為搭建功能良好的車聯網系統提供了幫助［3］；陳植欽團隊為有效解決城市交通基礎不足與汽車數量持續增長之間的矛盾，將ThinkPHP開發框架、MySQL數據庫與MVC系統設計理念相結合，完成了租車商城系統的設計［4］。

近年來中國的移動通信技術與互聯網技術不斷進步，人們擁有手機的數量也呈現出爆發式增長。通過手機，用戶們不僅能瀏覽信息、接聽電話，而且也能通過手機控制或者操作各種設備，可以說手機已經成為了生活中必不可少的工具。基于目前手機的強大功能與廣泛使用，本文將大數據、無線通信、互聯網以及汽車融為一體，在手機上利用集成開發平臺設計出一款軟件，通過操作客戶端能夠時時觀測到出行經過路段的道路情況，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、減少人們的出行時間。

1 客戶端整體設計要求

通信技術的不斷發展，基于云平臺連接車輛的手機客戶端能夠最大限度地為客戶提供服務，讓車主隨時隨地的了解自己的車輛信息。從用戶的角度出發，軟件必須操作簡單、容易理解，對車輛本身的數據要做到實時監控，根據得到的數據為車主提供地圖服務，設計出起始點與目的地之間的最優出行方案；在用戶使用汽車的時候，車身情況、發動機運行情況、汽車的速度、狀態等要被監控，實時匯總，讓用戶能隨時了解汽車的情況；對于用戶每次使用汽車后得到的歷史數據，客戶端上的數據庫可以進行保存，以便用戶能夠隨時查看汽車已有數據，這些數據也會上傳到云端服務器備份，以備用戶隨時下載查看。

2 客戶端各部分模塊設計方案

（1）登錄與注冊模塊。此模塊為用戶進入軟件的門戶。用戶可以通過輸入相關賬號，經過后臺服務器驗證無誤可進入軟件主頁面使用服務。

（2）車輛管理模塊。用戶登錄軟件后，可以將自己的手機號和自己車輛的信息綁定在一起，用戶的賬號和賬號里的車輛信息會通過互聯網上傳到云端服務器，當用戶在手機客戶端上增加或者減少車輛信息時，客戶端與云端的服務器會做出相應的更新。

（3）地圖導航模塊。在汽車行駛狀態下，用戶通過連接互聯網的手機在客戶端上點擊地圖就可以查看汽車的位置信息，再通過手機上的GPS定位系統就能精確的定位汽車的經緯度，根據汽車的具體位置再結合后臺大數據的分析與處理，為汽車的行駛路線做出更加合理的規劃。

（4）數據管理模塊。數據管理模塊作為手機客戶端的主要界面，在汽車通信網絡正常時，會將車載T-box的通信信息顯示在界面上，在汽車通訊網絡不正常或者斷開時，客戶端雖然不能更新或者獲取汽車的相關數據，但是用戶可以通過查看手機客戶端數據庫中的歷史數據來分析判斷汽車的狀況。

3 客戶端的設計與實現

3.1 登錄與注冊的設計與實現

作為軟件的入口，登陸界面最主要的作用就是讓用戶通過輸入自己的賬號信息快速的進入并使用軟件，所以一般而言此界面在設計的時候應該盡量清晰簡潔。登錄與注冊具體流程如圖1與圖2所示。

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

圖2 注冊設計流程圖Fig.2 Flow chart of registration interface design

根據上述的描述，運用界面集成開發工具eclipse，可以對登錄與注冊界面分別進行設計，具體設計界面如圖3與圖4所示。

圖3 登錄界面Fig.3 Login interface

圖4 注冊界面Fig.4 Registration interface

3.2 車輛管理的設計與實現

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

在客戶端中，通過賬號信息登錄軟件的用戶可以通過車載T-box來獲取一個編號，根據這個編號獲得相對應的汽車數據。此外，用戶在這個模塊中可以填寫或者刪除自己和汽車的相關信息，修改后信息會上傳到云端服務器保存更新。

對于本文而言，T-box讀取的車輛參數以及標定參數，二者統稱為監控配置，部分結構定義信息見表1，云平臺與客戶端向T-box發送的請求，并獲得自己想要的信息。一般情況下這些參數是在云服務器中進行設置與保存，當用戶的手機與服務器建立連接后，只有服務器中存放的設備編號與服務器的版本一致時才會有返回值返回，與監控配置有關的表結構為監控配置管理表，見表2。具體的界面如圖5和圖6所示。

表1 監控配置管理表Tab.1 Monitors the configuration management tables

表2 部分結構定義信息Tab.2 Partial structure definition information

通過賬號信息登錄軟件的用戶可以通過車載T-box來獲取一個編號，根據這個編號獲得相對應的汽車數據。此外，用戶在這個界面中可以填寫或者刪除自己和汽車的相關信息，信息會上傳到云端服務器保存更新，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 數據管理的設計與實現

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

數據管理整體上有4大功能:

（1）讓用戶確定汽車當前情況下是否與T-box連接上。

（2）將T-box得到的信息進行解析且添加注釋。本文設計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，規定字節16作為2字節，使用位置與字節數定義物理意義；另一種是其他消息體，用字節、偏移量等獲得實際值。

（3）讓用戶能夠查看到T-box的動態數據與數據動態更新。本文中使用的是Hash地圖來處理數據，因為不同的T-box產生的數據在顯示的時候會有所差異，為了觀看的簡潔性，設計時采用垂直型的列表視圖。

（4）當用戶未能與T-box連接上時，客戶端會通過建立網絡連接來進行數據傳輸，其過程如下圖7所示。

圖7 數據傳輸流程圖Fig.7 Data transfer flow chart

根據上述說明，采用開發工具完成設計如圖8所示。

圖8 數據管理模塊Fig.8 Data management module

3.4 地圖導航的設計與實現

地圖導航主要分為2大部分即車聯網部分以及地圖標定，負責地圖的資源優化與車輛的位置。地圖標定是導航界面比較重要的部分，其設計程序的流程如圖9所示，界面如圖10所示。

圖9 地圖標定流程圖Fig.9 Map calibration flow chart

圖10 地圖導航界面Fig.10 Map navigation interface

4 結束語

針對城市交通堵塞問題，本文利用大數據、無線通信、定位導航等技術設計出一套客戶端軟件，其功能包括登錄注冊、車輛管理、數據管理塊與地圖導航。實驗證明這款軟件對緩解交通堵塞問題能夠起到一定的作用，但是就目前而言，本文的設計也存在著不足之處，需要后續研究人員進一步開發。