基于用户画像的智能车辆多层次共享系统设计分析

黄书鹏

（辽宁艾特斯智能交通技术有限公司，沈阳110000）

1 引言

当前社会汽车产量不断递增， 进而导致城市出现严重的交通压力。 严重的交通压力给城市带来许多问题，如城市的环境污染、交通堵塞以及能源危机等问题，这些问题已经成为制约城市交通体系健康发展的重要因素。 近年来，我国很多城市都出现了雾霾天气， 给城市治安和人民身体带来了很大的影响，大气污染已经到了需要治理的地步。 结果显示，汽车尾气是我国大气污染的主要来源， 同时也是PM2.5的主要排放源。近年来， 城市交通堵塞问题日益突出， 导致城市交通能耗增加，城市环境恶化。 我国汽车数量的迅速增加导致了我国石油消费的迅速增加。 在我国，人均石油储量比较少，为了满足汽车用油需求，需要大量进口，则汽车租赁成为一种新型的交通工具[1]。 一方面，实行汽车共享能够有效减少汽车的数量，从而减轻城市的环境污染和交通堵塞[2]。 另一反面，这种出行方式能有效改变人们的交通行为，增强人们绿色出行的意识，提高人们的生活质量。目前，共享单车的技术得到成熟发展，这项技术可为共享汽车提供有益的参考价值[3]。 电动车共享是一种新型的汽车共享方式，它是一种新型的汽车共享方式。

2 基于用户画像的智能车辆多层次共享模式设计

2.1 车辆共享系统中的关系转变

在传统的汽车共享体系中，汽车共享是一种基于M×N 的网络拓扑。 每个使用者在有使用要求的时候，都要对每一辆车的状况、特点进行了解，然后选择适合的汽车租赁。 如果其他使用者想要租用汽车，则必须重复这个程序。 当前技术在采用因特网的基础上，实现了汽车信息的共享，同时采用了集中式的服务器管理方式，实现用户车、服务器、汽车三方构成的M+N 拓扑结构，见图1。

图1 车辆共享系统中的关系转变

由于因特网技术的发展，车辆之间的拓扑结构得到简化，从而可以简便地对车辆进行管理与租赁。 不仅如此，因特网还能将车辆的信息可视化，实现共享，进而可以获取更多的驾驶行为数据与客户信息。 因此，研究设计的共享方案更注重通过数据对使用者的特征进行反映。

2.2 基于用户画像的多层次共享模式

用户肖像又叫用户侧面描写，侧写通过对用户的调查，收集用户的行为， 根据用户的各项信息， 将用户分成不同的类型，再从各项类型中提取典型的特点，并赋予其名称、图片等统计学元素，从而构成一个人的原型。 用户画像包括了5 项与用户相关的信息，具体有用户的身份信息、用户的行为信息、用户驾驶年龄与驾驶技术、驾驶信用以及驾驶行为，并通过这些特征以数字形式来描述用户。 多层次的定义是用户可以通过用户画像中的不同指标来评价租赁汽车的目标人群， 同时也能为不同的用户设定不同的汽车使用权限， 从而达到多层面的共享。 基于用户肖像的多层共享模式与目前的单一共享模式相比，它有3 个特点：用户定位准确、混合共享模式和丰富的权限等级。 通过构建用户画像，可以更好地对客户进行评价，从而为客户提供个性化的个性化服务。 同时，此模式也会生成使用者报告，以提醒使用者降低驾驶风险。 混合共享模式是一种融合了共享汽车、 平台租赁等多种运营方式的新型共享方式，具有很强的扩展性。 任何一辆车，如果在车上安装了智能硬件平台，并且支持平台上的控制指令，都可以连接到这个共享系统，也可以通过虚拟钥匙和维修人员进行救援。 “丰富的权限等级”是指拥有者对自己的车辆拥有绝对的所有权，而持有者可以暂时将自己的权利授权给他人，而获得暂时的使用权限的人，则可以在一定的时间内，获得汽车的使用权，但不能再次共享。 当车主在平台上发布了一辆车之后，车辆的管理权就会暂时归平台所有，用户可以按照自己的要求来租赁。

2.3 共享体统总体架构设计

研究设计的共享系统存在3 个核心问题。 其一是实现基本共享。 系统的基础功能则是车辆共享，其首要任务是设计一套完整的软件和硬件平台，实现车辆的共享和租赁，并实现车辆的无人化管理。第二，构建用户肖像。在公共运输系统中，由于使用者的参与，将会产生海量的使用者资料，因此，如何有效地使用这些资料，是研究必须认真考虑的一个问题。 通过对静态和动态行驶数据的收集， 构建了一个用户肖像模型来描述用户的特性。第三，多层次的分享。基于基本共享、用户画像的构建，提出了多层次车辆共享模型。 其基本思路是，通过对用户画像的各个维度进行评价，对不同类型的租车进行限定，从而达到约束使用者行为的目的。 其中，最关键的部分是对车辆的软件和硬件平台的支持，整个系统的总体架构见图2。

图2 共享系统的整体结构框架

图2 所示的服务器端主要含有后台管理程序、应用程序、车辆通信服务和用户肖像计算程序4 个部分。

3 面向智能车辆共享系统的服务器设计

3.1 基于用户画像的智能车辆共享系统的特点

研究提出的共享系统服务器可作为车辆的管理。 从根本上讲，服务器与交通工具沟通，获得交通工具的状况，并发出指令设定交通工具的状况，进而控制马达、电磁刹车和最高速度等。 同时，合理的服务器体系结构可以将汽车与用户的M×N 转换为M+N，从而降低了VCU 的处理压力，更好地满足用户对汽车的需求。这种服务可以实现多层的共享。将多层分享的实施逻辑置于云端，在驾车前与驾车期间，对使用者的车辆使用权限及限制进行实时检查，避免了数据不同步。 这个服务器也可以储存图书资料。 在流程操作中，将会有很多的数据被生成。 在这些数据中，由汽车上的传感器采集到的驾驶员驾驶信息，会在车辆与服务器之间进行实时的心跳通信。 为确保用户的数据可以被可靠地保存， 同时也可以实现对用户的图像的快速检索，因此，必须对其存储模式进行详细的设计。

3.2 服务器整体结构设计

为使各模块的功能分离，将消息队列引入服务器结构中，并利用消息队列进行交互。 在图3 中显示了整个服务器的体系结构。

图3 服务器的整体结构

图3 所示的服务器，包括4 种不同的程序，以完成智能汽车共享系统的基础功能。 车辆自身信息与驾驶数据主要是由车辆通信服务期接收，同时，负责将确认信息反馈给车辆，并发出车辆状态设定指令。 车辆共享系统除了车辆服务器外还具有各种服务器终端， 然而这些服务器不会与交通工具发生互动。例如，HTTP 服务器，该服务器用于处理移动电话端发出的指令，这些指令通常包括用户信息注册、用户登录以及车辆信息查看等基本操作。 车辆用户可通过该系统完成车辆权限解锁以及车辆预约，可以说是实现系统主要业务的服务器。 后台管理服务器主要功能是为管理者提供一个借口， 帮助管理者查看各种租赁信息，其中包括客户的基本信息、车辆的使用信息、租赁共享的信息以及使用的历史数据。 用户肖像计算软件是通过设定的时间间隔，对用户形象进行实时统计，并对数据库进行更新。

3.3 面向用户驾驶的服务器实现

当汽车运行时， 服务器会根据周围的环境信息获取相关的驾驶信息，所以，服务器需要进行数据存储。 当一台通信服务器收到数据后，会将这些数据保存起来，然后由服务器的运算程序来读取和计算。 由于汽车数量的增长和用户的租车行为的累积，用户的驾驶数据将会迅速增长，因此，在存储过程中，正确地选择存储模式，可以保证数据的安全，同时也可以快速地读取用户的图像。 其中，用户数据储存的主要需求是储存量大、读少写多、可靠性高、格式灵活。 事务处理程序包括一些关联查询、子查询等复杂程序。 并且事务处理是以标准化为前提进行的，因此数据更新的开销更小，但它一般都能在传统的关系型数据库中得到支持。关联数据库与真实的交易非常相似，具有4 个特点：原子性、一致性、独立性和持久性。 也正因为如此，关系式数据库在网络产品开发中得到了广泛的应用。然而，有一些场景并不适用于利用关系数据库，例如，具有简单数据结构，但同时具有大量数据的用户驾驶数据。MongoDB是一种功能强大、可扩展、灵活的数据存储软件，它支持索引、范围查询、排序等功能。 MongoDB 易于使用，并且具有良好的驱动和图形数据控制台，为开发人员提供了良好的数据模型。MongoDB 与传统的关系数据库相比，有以下4 个特征。其一特点是具有弹性的数据模型， 无须预先定义文件的关键字，因此，开发人员可以方便地修改数据类型。 第二，MongoDB 易于扩充。 MongoDB 采用了一种能够将多个服务器之间的数据进行自动分割的数据模型，能够实现对集群中各节点之间的数据和负荷的均衡。 第三，MongoDB 的性能也很好，尽管MongoDB尽量保持了许多传统关系数据库的优良功能， 但不像关系数据库那样，它把数据处理逻辑更多地交给了逻辑代码，从而提高了MongoDB 数据库的性能。最终，MongoDB 拥有一个良好的集群管理系统。 MongoDB 采用了更多的服务器自主，它只需简单地启动一个服务器即可完成其他的管理。 在主备架构中， 当主服务器发生异常时，MongoDB 会自动转到备用服务器，而备用服务器则会被提升到主服务器的外部。 在分布式系统中，只要了解节点的改变，MongoDB 就能实现系统的集成。

4 结语

研究针对车辆共享系统提出一种基于用户画像的智能车辆多层次共享系统。 研究详细阐述了系统的设计方法、系统所需要的系统的硬件和软件平台， 并对系统的整体结构进行了设计。 总体来说，用户肖像的计算模式是这个共享系统与其他系统的不同之处。 这种共享方式需要硬件平台、服务器和终端应用的支撑。 在此基础上，提出了基于服务器的总体结构设计方案，并给出了MongoDB 系统的总体方案。