基于安卓的便民自行车管理系统的设计与实现

董 婷

(榆林学院 信息工程学院，陕西 榆林 719000)

1引言

随着机动车的迅猛发展，环境不断恶化。为了解决交通拥堵以及环境污染这两个世界问题，政府便开始提倡绿色生活，环保出行。《基于安卓的便民自行车管理系统》便是在绿色生活，环保出行的大环境背景下诞生的。用户可以在安卓手机上安装本文介绍的《基于安卓的便民自行车管理系统》方便快捷的使用便民自行车，通过软件可以查看附近车辆位置，用软件内的扫码功能可以实现解锁车辆。并开始计时收费，并且实现骑行路线规划与导航，行程结束后可以支付并反馈骑行体验。

2 便民自行车管理系统的实现

2.1 注册登录的实现

在服务器启动后，进入便民自行车管理系统客户端，新用户需要注册登录账号。用户通过在APP内注册页面输入的信息会返回到服务端进行数据库匹配和增加操作。管理员也可以使用APP进行注册，只需要在注册框下方点击管理员权限。

用户注册时会进行是否注册过的逻辑判断，注册的账号通过逻辑判断后，在用户输入密码的时候进行加密处理，管理员注册时需要进行权限选择。

2.2 地图定位的实现

百度地图提供的免费定位服务 分为高精度定位模式 低功耗定位模式 仅设备定位模式 三种模式，高精度定位模式：在高精度定位模式下，会同时使用移动网络定位和GPS定位，优先返回最高精度的定位结果[1-2]； 低功耗定位模式：这种定位模式下，不会使用GPS，只会使用网络定位(Wi-Fi和基站定位) 仅用设备定位模式：这种定位模式下，不需要连接网络，只使用GPS进行定位，这种模式下不支持室内环境的定位[3]。具体操作配置如下：

(1)在百度SDK官网下载com.baidu.location.service包。

(2)将com.baidu.location.service包直接拷贝到工程中。

(3)进行简单配置即可获取定位结果，也可以根据demo内容自行封装。

2.3骑行距离计算功能的实现

骑行距离计算是通过定位获取经度、纬度、距离和一个角度。具体计算步骤如下：

图1 计算距离二维坐标图

(1)(Math.PI / 180) * latitude1作用是将角度转换为弧度，经纬度坐标是角度值，计算时需要换为弧度。这里所有的计算都是用弧度[4]。

(2)函数以正北方(due north) 也就是指南针的方向为0度，顺时针方向增加。如下图，Distance距离如果是d的话，dx就是x轴方向的长度，即longitude经度方向的长度；dy就是y轴方向的长度，即latitude纬度方向的长度。

dx、dy的计算方式也可以是以正东(due east)方向为0度[5]。

dx=distance*cos(θ)

dy=distance*cos(θ)

其中区别是cos与sin互换。

(3)截面过球心，此时截面的面积最大，此圆叫球的大圆(Great Cycle)，沿着经线进行截面，得到的都是大圆(Great Cycle)。球面被不经过球心的截面所截得的圆 叫做小圆[6]。纬度圈所在的圆是一个小圆。地球半径R，平均值R=6371.0km，可以参看《根据2个经纬度点，计算这2个经纬度点之间的距离(通过经度纬度得到距离)》。其中值得一提的是，维基百科推荐使用Haversine公式，理由是Great-circle distance公式用到了大量余弦函数， 而两点间距离很短时(比如地球表面上相距几百米的两点)，余弦函数会得出0.999...的结果， 会导致较大的舍入误差[7]。而Haversine公式采用了正弦函数，即使距离很小，也能保持足够的有效数字。 以前采用三角函数表计算时的确会有这个问题，但经过实际验证，采用计算机来计算时，两个公式的区别不大[8]。 稳妥起见，这里还是采用Haversine公式。

其中

haversin(θ)=sin2(θ/2)=(1-cos(θ))/2

R为地球半径，可取平均值 6371km；

φ1, φ2表示两点的纬度；

Δλ 表示两点经度的差值。

2.4扫码开锁功能的实现

图2 二维码区域解析图

首先，介绍二维码的一部分知识：二维码一共有 40 个尺寸。官方叫版本 Version。Version 1 是 21 x 21 的矩阵，Version 2 是 25 x 25 的矩阵，Version 3 是 29 的尺寸，每增加一个 version，就会增加 4 的尺寸，公式是：(V-1)*4 + 21(V是版本号) 最高 Version 40，(40-1)*4+21 = 177，所以最高是 177 x 177 的正方形。

由于在本系统中没有智能锁设备的设计，在本系统中采用联图网制作生成模拟车辆的二维码，在便民公共自行车管理系统中扫码可以获取单车的信息，二维码是每个单车唯一的身份认证，每辆车都是唯一编号，扫二维码和手动输入单车编号效果一样。然后通过地图获取到开锁的定位，然后连续发起定位请求，请求的时间间隔为3000ms。实现扫码开锁的具体步骤如下：

(1)开启camera，在后台独立线程中完成扫描任务；

(2)在扫描界面绘制了一个正方形的扫描区(viewfinder)提示用户将二维码置于扫描区以准确扫描；

(3)然后将扫描的结果发送到服务器端；

(4)扫描成功后会将扫描结果展示在界面上。

图3 扫码开锁原理图

Server生成二维码的内容是手机段访问服务器的登陆网址，再加上生成的uuid，这个uuid是用来确定是具体某个用户的请求。Server是通过一个长连接维持用户请求和服务器之间的通信，直到用户通过手机端将请求信息发送给Server，然后长连接每隔一段时间通过uuid监测是否有用户的开锁信息，如果有，则长连接结束，跳转到骑行页面，将车辆信息返回给用户。

2.5充值功能的实现

新用户注册登录后会出现钱包充值的页面，根据用户所选的面值充值到用户个人的钱包中，在用户骑行结束后系统会自动扣除用户的钱包余额。余额会在用户的个人界面中展示方便用户查看。

充值模块通过构建前端ChargeActivity.Java页面中有充值金额和手动输入框。新用户可以通过在手机端选择面值，然后将充值的金额储存在数据库用户表中。充值后手机端会提示充值成功。

2.6单车信息管理的实现

图4 手机端单车管理流程图

管理员注册后登录系统在手机端Fragment/Device.Java页面的右上角点击添加单车的按钮，编辑单车的编号和单价。添加单车后，可以在页面内进行修改和删除单车信息。管理员添加的单车信息发送到服务端在deviceAddSubmit类中进行编号是否重复的逻辑判断，判断后将单车信息添加到Device表中。

3总结

本系统采用流行的Android移动端开发和比较流行的SpringMVC框架，运用MySQL数据库来完成系统的设计与开发。系统全面覆盖分析了用户的需求，最终达到了预期的效果。用户和管理都可以使用便民自行车管理系统的客户端进行操作，实现了城市中公共自行车方便、便捷的使用。

本系统通过安卓手机客户端和互联网+让用户可以方便快捷的进行公共自行车的使用，用户在系统中可以看到附近的车辆以及通过手机扫码开锁。然后管理员可以方便快捷的添加、管理、维修车辆以及进行系统维护等操作。