基于移動終端的實時公交查詢系統(tǒng)設計 A 要 隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市化進程的不斷加快，人們的出行需求不斷增長。城市公交系統(tǒng)作為承載城市交通的主體，將發(fā)揮越來越重要的作用。隨著國家大力倡導“綠色出行，低碳生活”等新理念，無線城市、綠色公共交通成了各個城市政府、移動運營商努力發(fā)展的方向。因此，如何提升城 市的公共交通服務水平，作到真正的人性化、個性化公共交通，成了各方思考的主要問題之一；同時，隨著科技的進步和人們生活水平的提高，移動終端特別是手機已然成為人們生活中必不可少的工具，使得使用手機這種及時性、便攜性、個性化都很強的工具來提升市民的日常出行體驗成為可能。因此開發(fā)出一款簡潔實用的手機地圖軟件、特別是實時公交到站查詢軟件對社會、對公眾都將具有很大的實用價值。 本文主要應用的研究方法是理論介紹和開發(fā)實踐相結合，通過對技術理論的深度剖析和探討，再通過開發(fā)實踐來進行相應的產(chǎn)品實現(xiàn)。本文試圖開發(fā)出一款跨平臺、多 功能的實時公交到站查詢軟件 系統(tǒng)的目標是建設公交實時位置信息接入平臺，用戶可以通過自己的手機，隨時隨地查詢本市各公交車輛的實時位置信息、實時到離站信息等，方便用戶適時安排自己的乘車計劃。同時，本系統(tǒng)的開發(fā)也符合打造城市智能交通系統(tǒng)（ 發(fā)展思路，并作為城市智能交通的有力補充，具有重要的實際意義。 本文主要做了以下幾個方面的工作： 結合論文的研究背景，本文詳細的介紹了開發(fā)移動終端實時公交查詢系統(tǒng)相關的一些技術、服務 和操作系統(tǒng)平臺。 從用戶主體、需求特征、服務內(nèi)容等方面對 公交系統(tǒng) 進行了需求分析。 另外，對公交查詢系統(tǒng)可能涉及的幾種常見算法分別進行了剖析，具體包括經(jīng)典的短路徑算法、換乘最少的最優(yōu)路徑算法、基于二維表的折半查找算法和蟻群算法。 本文 研制的 “廈門 無線城市掌上公交系統(tǒng) ”，分別從系統(tǒng)設計、系統(tǒng)實現(xiàn)和系統(tǒng)試用方面逐漸展開，詳細闡明了該系統(tǒng)的設計、實現(xiàn)、測試與應用。其中 系統(tǒng)設計中的詳細設計，本文 按照 功能設計、關鍵指標、通信架構、 界面 設計、數(shù)據(jù)庫設計、項目文件列表、模塊設計和數(shù)據(jù)接口設計 的 設計流程進行具體的系統(tǒng)設計。 本 文 研制 的系統(tǒng) 已 開發(fā)出 本 、本 、 本 、 本 和 本 并在各 平臺上成功 使用 。 對 系統(tǒng)進行試用時，分別從訪問壓力 、 采集壓力、 訪問 流量方面進行了 測試 檢測， 運行 正常。 廈門 無線 城市掌上公交自發(fā)布以來得到許多用戶的大力支持，用戶量不斷攀升，以廈門為例，開始運營不滿一年，月訪問量已經(jīng)超過 100 萬人次，達到 人次 /月；正式運營的第三年之初，即 2013 年 6 月訪問量突破 1000 萬人次，達到 人次 /月?？蛻舳税姹荆绕涫前沧堪婕?更因其功能齊全、用戶體驗流暢等特點，優(yōu)勢明顯， 2011年 10 月開始客戶端用戶訪問 量超過的瀏覽器用戶的訪問量。 掌上 公交系統(tǒng)最初 在廈門市 使用 ，現(xiàn)在已經(jīng) 推廣 到 福州、泉州、南昌、南寧等 全國 二十幾個城市 ，在用戶群中 獲得 了廣泛認可 ，節(jié)約了 廣大用戶的出行時間， 優(yōu)化了公交公司的服務水平，提高了運營商流量使用，創(chuàng)造了 公交企業(yè)、乘客、移動運營商三贏的局面 。 關鍵詞 ：實時公交系統(tǒng) 能手機 算法分析 系統(tǒng)實現(xiàn) 網(wǎng)絡拓撲 數(shù)據(jù)庫 交互 s to As of an to a a of to s it of of of s an in s it is to s by of to is of of is of a of to a to a s is to to or so as to to of is in of as an of of of 1. a of a of as to an on 2. of to of UI As to is 3. is to It in is a 錄 摘要 . 2 . 4 1. 緒論 . 7 題背景與意義 . 7 題背景 . 7 題意義 . 7 內(nèi)外 研究現(xiàn)狀 . 8 究內(nèi)容和研究方法 . 9 2. 相關技術介紹 . 11 關技術 . 11 位技術介紹 . 11 . 11 . 12 圖服務介紹 . 13 . 13 . 13 信服務介紹 . 13 . 13 . 14 要智能手機操作系統(tǒng)介紹 . 15 統(tǒng) . 15 統(tǒng) . 15 3. 需求分析 . 17 時公交系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析 . 17 輛信息 . 17 流信息 . 17 況信息 . 17 據(jù)特點 . 18 態(tài)站點及 線路數(shù)據(jù)元素 . 19 時到站數(shù)據(jù)元素 . 20 戶需求分析 . 20 戶主體 . 20 求特征 . 21 務內(nèi)容 . 22 4. 算法分析 . 22 典的 短路徑算法 . 22 乘最少的最優(yōu)路徑算法 . 23 于二維表的折半查找算法 . 25 群算法 . 26 乘算法的實際應用分析 . 27 5. 移動公交查詢系統(tǒng)的設計 . 28 統(tǒng)設計 . 28 計原理 . 28 作流程 . 30 絡拓撲 . 31 絡設置 . 32 統(tǒng)配置 . 32 名單 . 33 時數(shù)據(jù)采集 . 34 態(tài)數(shù)據(jù)元素 . 34 細設計 . 35 能設計 . 36 鍵指標 . 37 信架構設計 . 38 能解析及 計 . 40 據(jù)庫設計 . 48 件列表 . 51 統(tǒng)模塊設計 . 51 口與數(shù)據(jù)交互 . 53 6. 移動公交查詢系統(tǒng)的實現(xiàn) . 57 能實現(xiàn) . 57 戶端功能實現(xiàn) . 57 戶端功能實現(xiàn) . 58 6.4 戶端功能實現(xiàn) . 58 能實現(xiàn) . 59 臺管理實現(xiàn) . 60 鍵代碼 . 60 7. 移動公交查詢系統(tǒng)的試用 . 65 問壓力 . 65 集壓力 . 67 絡流量 . 69 8. 總結和展望 . 70 作總結 . 70 來展望 . 70 參考文獻 . 72 附錄：核心模塊的關鍵代碼 . 74 1. 緒論 題背景與意義 題背景 隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市化進程不斷加快，城市的規(guī)模也在不斷增大，對于城市而言，交通就是其中樞神經(jīng)。而作為承載城市交通的主體 城市公交系統(tǒng)，則是交通中樞神經(jīng)的重要組成。因為伴隨著人民生活水平的提高，人們的出行次數(shù)和出行范圍等出行需求都在不斷增長， 城市公交將勢必承擔著越來越重的運輸任務。城市公交系統(tǒng)已然成為與城市居民生活密切相關的環(huán)節(jié)之一，其對城市發(fā)展和人民生活有著不可估量的重要作用。當前我國城市發(fā)展增速過快，城市交通問題的矛盾也日益凸顯，私家車過多造成的道路堵塞、空氣污染等問題，這些都嚴重的影響了城市環(huán)境質量和城市可持續(xù)發(fā)展。近年來，為了減少汽車尾氣的排放和減輕交通壓力，我國各大核心城市都相繼提出了“綠色出行，低碳生活”的口號，倡導大家使用公共交通工具出行。同時，政府也頒布多項措施來私家車進行限制和對公交車實行優(yōu)惠。政府的這一舉措，大大的改善了道路 的擁堵狀況，也大大的改善了公交出行的舒適程度。公交線路數(shù)量和公交投入車輛的大幅增加，以及政府的惠民政策的推出，使得公交對人們出行的吸引力大大增強。在油價高企、能源短缺的當下，公眾出行將越來越依賴公交系統(tǒng)。但是，城市公交復雜的路況以及人們出行范圍的增加，使得公交系統(tǒng)也存在很多不確定因素。例如：路徑最優(yōu)選擇問題、路線換乘問題、公交運營時間問題、公交位置定位問題、公交到站時間問題等等，這些問題都是眾多乘客乘坐公交時迫切想弄清楚的問題。因此，如何實時掌握公交車的線路信息和運行信息等，就顯得十分重要了。隨著網(wǎng)絡技術的 普及和移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，人們大多持有帶有網(wǎng)絡功能的終端設備，如智能手機、 而使得基于移動終端設備開發(fā)公交查詢系統(tǒng)成為可能而且變得必要。這樣，公眾就能夠十分靈活、方便的隨時查詢與獲取其所需要的公交信息，從而為其出行提供便利，提高公交出行的效率。尤其 對于廈門這種比較發(fā)達的城市而言，公交出行已然是大部分市民的首選出行方式之一，因 此 建設 城市 無線公交 、 開發(fā)廈門公交查詢系統(tǒng) 是 非常有意義的。 題意義 隨著科技的進步和人們生活水平的提高，移動終端特別是手機已然成為人們生活中必不可少的工具。手機的 功能早已不再局限于打電話和發(fā)短信等通訊方面，其更多的是已經(jīng)成為人們辦公、生活、娛樂的助手。移動互聯(lián)的到來，更是使手機的功能變得異常強大， 腦上能實現(xiàn)的功能，現(xiàn)在大部分已經(jīng)可以通過智能手機來實現(xiàn)。手機已然成為人們獲取信息的主要手段之一。手機功能的不斷拓展，使得當下基于移動終端的應用開發(fā)成為最熱門的技術和話題。以前的手機受到內(nèi)存和網(wǎng)速的 制約，應用軟件的使用不是很廣泛，隨著 3G 網(wǎng)絡在近幾年的普及，網(wǎng)絡流量費用大幅降低，智能手機的發(fā)展變得日新月異。當下，硬件方面，雙核四核、 4 寸屏 5 寸屏都已成為主流或標配；軟件方 面，操作系統(tǒng)的發(fā)展也大有多邊鼎立的態(tài)勢： 核）、 S（ 核）、 入式）、 統(tǒng)）、 內(nèi)核）。 1智能手機廠商之間的競爭更是進行得如火如荼：諾基亞、摩托羅拉、三星、索愛、 果、 等。信息時代的到來，使得人們對信息的需求呈幾何式增長，信息獲取的實時性也就變得非常關鍵?；谝苿咏K端的移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，使得人們獲取實時信息有了便捷快速的窗口。城市生活的人們?nèi)粘Ｗ钚枰男畔⒕褪浅鞘行畔⒌牟樵?，而對于出行的人們?nèi)粘Ｗ钚枰男畔t是交通信息特別是公交信息的查詢?；谖恢玫膽梅眨?定位服務（ 為未來手機應用發(fā)展的最優(yōu)潛力股，對數(shù)據(jù)實時性要求較高的手機地圖服務（ 獲得大眾的青睞。目前手機軟件市場上基于定位和地圖服務的軟件非常多，功能各異，但大多 操作繁雜，界面單一。 因此開發(fā)出一款簡潔實用的手機地圖軟件，特別是公交查詢軟件對社會、對公眾都將具有很大的實用價值。目前，公交信息無線查詢技術的實現(xiàn)途徑主要有三種，分別是短信服務、網(wǎng)和手機 嵌入式軟件。本文將從理論到實踐，分別基于不同技術手段，來開發(fā)出這樣的一款跨平臺、多功能的公交查詢軟件。 內(nèi)外 研究現(xiàn)狀 當下世界的各國的核心城市都十分重視城市公共交通的建設，在建設城市公交系統(tǒng)方面，各國都不惜投入大量人力物力和財力進行研究和開發(fā)。其中 球定位系統(tǒng)和 夠全面、高效、實時地管理公共交通信息，從而為公眾出行提供便利。歐美和日本等國對智能公交系統(tǒng)的研究更是已有 40 余年的歷史，它們自身正飛速發(fā)展并引領、帶動全球智能公交信息網(wǎng)絡的全面發(fā)展。例如，日本的 輛信息與通信系統(tǒng)通過把交通信息實時發(fā)送給車載裝置，使車輛駕駛員實時接收到 心發(fā)來的路況信息。美國的 交系統(tǒng)，則實現(xiàn)了公交信息的實時調(diào)度動態(tài)。歐洲的 目，通過與交通運營商和信息服務提供商之間進行數(shù)據(jù)共享和交換，建立了一個通用機制來支持多模式的 能傳輸系統(tǒng)服務。 23國內(nèi)在城市公交系統(tǒng)建設方面起步較晚，公交系統(tǒng)的發(fā)展仍然處于一個非常落后的水平。例如北京、深圳和天津等城市都提供了網(wǎng)上公交信息查詢服務，但公眾查詢到的公交信息有限，主要是靜態(tài)交通信息，信息的實時性不夠，信息的完整性和準確性也得不到保證，所應用的技術跟國外先進系統(tǒng)相比還有相當大的差距。 基于位置的服務（ 先從美國發(fā)展起來， 1996 年，美國聯(lián)邦通信委員會 求運營商能夠定位用戶并為其提供及時救援服務。韓國 2003 年也正式開創(chuàng)了位置服務，目前韓國應用最廣泛 用時尋找預先注冊的朋友的位置。日本的 司則推出了滿足市場需求的創(chuàng)新型 用，可以為用戶提供諸如當?shù)卣谏涎莸碾娪?、體育賽事和娛樂節(jié)目等多種增值服務。對國內(nèi)而言， 用處于正在起步并飛速發(fā)展的階段，例如中國聯(lián)通開展的“定位之星” 業(yè)務，采用先進的 位技術向公眾提供高精度的定位業(yè)務。中國移動、騰訊則分別推出了飛信、微信等 序，它們都具有極富特色的 務。 地理信息系統(tǒng)服務（ 外已經(jīng)發(fā)展成熟，如 司 2005 年就已推出 可以采用衛(wèi)星模式、混合模式和矢量模式從不同角度向用戶展示地圖數(shù)據(jù)，使用戶印象深刻。 是首個推出交通信息的地圖服務，即用戶可以根據(jù)其給出的信息知曉路況。 司推出的 合航拍圖和衛(wèi)星圖來共同顯 示地圖，它的 3D 視圖模式可以使用戶知道建筑物之間的具體比例。追隨國外 展的熱潮，國內(nèi)的知名網(wǎng)站，像搜狗、百度也相繼推出了自己的地圖服務，但這些服務最大的缺點就是其沒有免費向開發(fā)者提供 樣就無法調(diào)動開發(fā)者對開發(fā)國內(nèi)地圖服務的熱情，從而直接導致了國內(nèi) 務成長緩慢，導致跟國外的差距進一步擴大。 究內(nèi)容和研究方法 本文的研究內(nèi)容主要有： 1. 技術方面：首先介紹 關技術；然后介紹基于位置的服務 定位技術 者介紹地圖服務 可縮放的矢量地圖 后介紹公交系 統(tǒng)實現(xiàn)的一種簡單方式，即 后再介紹目前各種主要 的 智能手機操作系統(tǒng)平臺。 2. 需求分析方面 ：從實時公交系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析和用戶需求分析兩方面展開。 實時數(shù)據(jù)方面 指的是 從車輛信息、客流信息、路況信息和 數(shù)據(jù)特點 等方面對公交信息查詢系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析， 并 展示 了 可能 涉及到的靜態(tài)數(shù)據(jù) 和 動態(tài)數(shù)據(jù) 。用戶需求 分析指的是分析用戶 主體 及 他們 的需求特征，以及 闡述 系統(tǒng)能為他們所提供的服務 。 3. 算法研究：主要有經(jīng)典的 短路徑算法、換乘最少的最優(yōu)路徑算法、樹狀搜索算法、基于二維表的折半查找算法和蟻群算法。 4. 公交 查詢系統(tǒng)的實現(xiàn)，按照由淺入深 的方式，先后講述系統(tǒng)設計、詳細設計、 系統(tǒng)實現(xiàn) 以及 系統(tǒng) 試用 方面的內(nèi)容。 這 些是文章的 核心部分 。 本文主要應用理論介紹和開發(fā)實踐相結合的研究方法，通過對技術理論的深度剖析和探討，再通過開發(fā)實踐來進行相應的產(chǎn)品實現(xiàn)。本文擬使用的關鍵技術有： 關技術、基于位置的服務技術 位技術 圖服務技術 縮放的矢量地圖技術 統(tǒng)實現(xiàn)方面，公交查詢系統(tǒng)擬分別采用 式、 式和智能手機操作系統(tǒng)平臺應用方式來進行系統(tǒng)開發(fā)。 2. 相關技術介紹 關技術 一種可以用來開發(fā)跨平臺應用軟件的面向對象的程序設計語言。它具有通用、并發(fā)、強類型和面向對象的特征。早在 1995 年 5 月， 司就推出了 序設計語言和臺。目前， 術以其良好的通用性、高效性、安全性和可移植性，已廣泛應用于個人 聯(lián)網(wǎng)和移動終端。在當前云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)背景下， 備了明顯優(yōu)勢和廣闊前景。下面我們主要來討論下 臺。 28 一般來說， 臺分為三個體系： 臺標準版 )， 臺微型版 )和 臺企業(yè)版 )。 18 標準版，主要用于桌面應用軟件的編程，適用于桌面系統(tǒng)； 微型版，主要應用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，如手機和編程，適用于小型設備和智能卡等電子產(chǎn)品； 27 企業(yè)版，主要用于分布式