基于iOS平臺(tái)的車聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

翁亞偉+周奎

摘 要：隨著生活節(jié)奏的不斷加快，人們對(duì)車輛的需求和使用越來越多。設(shè)計(jì)一套完整的基于iOS的車聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)用戶管理、預(yù)約加油、實(shí)時(shí)地圖、車輛導(dǎo)航、車輛維護(hù)、音樂播放、違章查詢等功能，方便用戶隨時(shí)隨地查看和管理車輛信息，給人們對(duì)自身車輛的管理帶來了極大便利。

關(guān)鍵詞：iOS；車聯(lián)網(wǎng)；車輛管理

DOIDOI：10.11907/rjdk.171293

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)文章編號(hào)：1672-7800（2017）008-0116-03

0 引言

隨著人們對(duì)車的需求的增加，并伴隨著生活節(jié)奏的不斷加快，人們對(duì)車輛的管理方式也越發(fā)復(fù)雜，并且用戶對(duì)車載移動(dòng)應(yīng)用的需求也越來越大[1]。與此同時(shí)，由于使用車輛的人群規(guī)模在擴(kuò)大，全國(guó)各大城市都出現(xiàn)了堵車、擁擠問題。因此，更加高效便捷的路線規(guī)劃和更加輕松愉快的出行體驗(yàn)引起了人們的廣泛關(guān)注和研究。雖然針對(duì)車輛管理的移動(dòng)App并不罕見，但這類 App 不是由廠商開發(fā)就是由一些硬件開發(fā)商開發(fā)，因此要么更加趨向于車輛狀態(tài)的顯示以及開門、開空調(diào)、自動(dòng)倒車等控制，通用性差，要么需要購買配套硬件設(shè)備，成本相對(duì)較高，安全性也較低。這類軟件的特點(diǎn)是通用性差、專業(yè)性強(qiáng)，例如BMW的“BMW互聯(lián)應(yīng)用”，以及上海博泰昉達(dá)公司研發(fā)的“iVoka MINI X”。本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)開發(fā)出這樣一款移動(dòng)應(yīng)用，幫助用戶規(guī)劃出高效的行駛路線，處理使用過程中的一些繁瑣事務(wù)，從而有效解決道路使用率過低等問題。

1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境及關(guān)鍵技術(shù)

1.1 iOS與Swift

iOS系統(tǒng)是蘋果公司為移動(dòng)設(shè)備所開發(fā)的專有操作系統(tǒng)，所支持的設(shè)備包括iPhone、iPod touch和 iPad。與 Android 不同，iOS 系統(tǒng)不支持任何非蘋果的硬體設(shè)備。iOS設(shè)備一般采用 ARM 架構(gòu)的64位CPU。iOS系統(tǒng)由四層架構(gòu)組成，分為核心操作系統(tǒng)層（the Core OS Layer）、核心服務(wù)層（the Core Services Layer）、媒體層（the Media Layer）及觸控應(yīng)用層（the Cocoa Touch Layer），高層框架對(duì)底層框架進(jìn)行抽象，使得高層框架更適合人們編碼和理解。

Swift是一種支持多編程范式和編譯式的編程語言，是用來撰寫macOS/OS X、iOS、watch OS和tvOS的語言之一[2]。2014年，其在蘋果開發(fā)者年會(huì)（WWDC）發(fā)布。設(shè)計(jì)Swift時(shí)，蘋果公司有意讓Swift與Objective-C共存在蘋果公司的作業(yè)系統(tǒng)上。Swift的特點(diǎn)是：快速、現(xiàn)代、安全、互動(dòng)，而且明顯優(yōu)于Objective-C語言。Swift以LLVM編譯，可以使用現(xiàn)有的Cocoa和Cocoa Touch框架。

1.2 SQLite

SQLite 是一款輕量級(jí)的遵守ACID的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)[3]，它包含在一個(gè)相對(duì)較小的C程式庫中。與許多其它數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不同，SQLite不是一個(gè)客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫引擎，而是被集成在用戶程序中。SQLite引擎不是一個(gè)應(yīng)用程序與之通信的獨(dú)立進(jìn)程，SQLite庫鏈接到程序中，并成為它的一個(gè)組成部分，其也可被動(dòng)態(tài)鏈接。應(yīng)用程序經(jīng)由編程語言內(nèi)的直接API調(diào)用來使用SQLite的功能，這在減少數(shù)據(jù)庫訪問延遲上有積極作用，因?yàn)樵谝粋€(gè)單一進(jìn)程中的函數(shù)調(diào)用比跨進(jìn)程通信更有效率。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用 C/S 模式架構(gòu)，系統(tǒng)分為L(zhǎng)inux 服務(wù)器端和iOS 移動(dòng)客戶端兩個(gè)部分。服務(wù)器采用Linux系統(tǒng)，軟件選用Apache，數(shù)據(jù)庫使用MySQL，開發(fā)語言基于PHP，移動(dòng)客戶端將基于iOS系統(tǒng)，本地?cái)?shù)據(jù)庫使用SQLite，開發(fā)語言采用Swift，服務(wù)器與客戶端之間采用JSON格式的數(shù)據(jù)溝通。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本應(yīng)用系統(tǒng)的硬件架構(gòu)為C/S架構(gòu)，服務(wù)器為 Linux 系統(tǒng)，客戶端為iPhone等iOS設(shè)備?？蛻舳丝梢酝ㄟ^蜂窩網(wǎng)絡(luò)、WiFi 等途徑訪問服務(wù)器，客戶端與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換使用 JSON 協(xié)議格式。

本系統(tǒng)客戶端的軟件架構(gòu)采用MVC模式，分為模型-視圖-控制器（Model-View-Controller）[4]。模型對(duì)象封裝了應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，并定義操控和處理該數(shù)據(jù)的邏輯和運(yùn)算。視圖對(duì)象是應(yīng)用程序中用戶可以看見的對(duì)象，視圖對(duì)象的主要目的，就是顯示來自應(yīng)用程序模型對(duì)象的數(shù)據(jù)，并使該數(shù)據(jù)可被編輯。在應(yīng)用程序的一個(gè)或多個(gè)視圖對(duì)象和一個(gè)或多個(gè)模型對(duì)象之間，控制器對(duì)象充當(dāng)媒介。控制器對(duì)象因此是同步管道程序，通過它，視圖對(duì)象了解模型對(duì)象的更改，反之亦然。

2.2 系統(tǒng)功能

本應(yīng)用系統(tǒng)的目的是方便用戶管理和查看車輛信息，并且還可以通過本應(yīng)用使用與車輛相關(guān)的服務(wù)并查看車輛相關(guān)的資訊?；谶@些需求，客戶端包含以下功能：①預(yù)約加油：可以通過提前綁定的用戶信息或者臨時(shí)輸入用戶數(shù)據(jù)生成一份加油訂單，發(fā)送給加油站，此訂單會(huì)生成二維碼，加油站可以掃碼完成訂單；②實(shí)時(shí)地圖：顯示地圖和當(dāng)前汽車的位置、路況信息和周圍的加油站、維修站等，所有的位置信息都是以手機(jī)作為載體來替代車輛位置；③車輛導(dǎo)航：可以輸入起點(diǎn)、終點(diǎn)以及途經(jīng)點(diǎn)，自動(dòng)計(jì)算選擇最優(yōu)路線，實(shí)時(shí)向用戶導(dǎo)航，告訴用戶如何駕駛，并且需要顯示路況信息；④車輛維護(hù)：假定汽車屏幕可以顯示車輛當(dāng)前信息的二維碼以供用戶掃碼，系統(tǒng)將讀取車輛當(dāng)前狀況信息并保存到服務(wù)器，并且當(dāng)車輛出現(xiàn)狀況時(shí)能夠及時(shí)推送到客戶端告知用戶；⑤音樂播放：進(jìn)入應(yīng)用可以播放音樂，用戶可以自行選擇音樂，音樂可以在后臺(tái)播放；⑥違章查詢：可以根據(jù)用戶保存的信息，自動(dòng)查詢車輛違章情況，解析并顯示違章信息。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)服務(wù)器端基于Linux系統(tǒng)，采用PHP語言開發(fā)；客戶端是基于iOS平臺(tái)，開發(fā)采用 MVC模式，服務(wù)器與客戶端之間的數(shù)據(jù)交流則通過JSON 實(shí)現(xiàn)。endprint

3.1 服務(wù)器端

服務(wù)器采用LAMP平臺(tái)，所有客戶端的 HTTP 請(qǐng)求將直接被Apache服務(wù)器處理[5]，而相關(guān)的動(dòng)態(tài)頁面將被Apache交由PHP 處理，其中涉及的數(shù)據(jù)庫請(qǐng)求也由PHP查詢后轉(zhuǎn)交于Apache發(fā)送給接受者。

整體而言，服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的云端存儲(chǔ)、監(jiān)控和處理。在用戶數(shù)據(jù)管理功能中，客戶端設(shè)置的數(shù)據(jù)將通過HTTP 請(qǐng)求發(fā)送至服務(wù)器，服務(wù)器通過處理和優(yōu)化，判斷數(shù)據(jù)是否合理，最終將正確的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到服務(wù)器的MySQL 數(shù)據(jù)庫中。其中，對(duì)于數(shù)據(jù)的操作采用單例模式，由一個(gè)統(tǒng)一的接口對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行增刪改查等操作。

3.2 客戶端

客戶端的本質(zhì)是對(duì)數(shù)據(jù)的處理和展示，為了防止用戶在車輛使用過程中過多地將注意力放到手機(jī)上，作了如下處理：在APP的UI設(shè)計(jì)上，客戶端采用簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)語言，盡量排除一切干擾，留下最重要的數(shù)據(jù)[6]；在操作上，客戶端盡力優(yōu)化操作步驟，減少不必要的操作，使用戶通過最少的步驟完成一次處理。

客戶端基于iOS 系統(tǒng)開發(fā)，使用Swift 3.0作為開發(fā)語言，由于Swift語言的嚴(yán)謹(jǐn)，使得客戶端更加穩(wěn)定。本地?cái)?shù)據(jù)庫使用SQLite系統(tǒng)，并通過 FMDB 框架對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行增刪改查等操作。在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的獲取上通過Alamfire構(gòu)建底層對(duì)HTTP的POST/GET請(qǐng)求[7]；獲取到數(shù)據(jù)后會(huì)將數(shù)據(jù)由 JSON數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為Model，先存入數(shù)據(jù)庫，然后由MVC 中的Controller對(duì)Model進(jìn)行解析使得View顯示數(shù)據(jù)。

3.3 數(shù)據(jù)庫

本系統(tǒng)的服務(wù)器端采用MySQL數(shù)據(jù)庫，而客戶端采用SQLite數(shù)據(jù)庫，但是為了簡(jiǎn)化開發(fā)流程，兩者大部分的數(shù)據(jù)表都相同。這樣，在數(shù)據(jù)獲取上，客戶端獲取服務(wù)器的數(shù)據(jù)時(shí)，服務(wù)器只需要作簡(jiǎn)單的處理并將Object轉(zhuǎn)化為JSON后就可以返回給客戶端；而客戶端獲取到了數(shù)據(jù)后也只需要將 JSON轉(zhuǎn)化為Model類型并進(jìn)行本地存儲(chǔ)和使用即可。

在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)上，兩者共同的表大約有6張：①用戶表（用戶編號(hào)、用戶名、郵箱、密碼、頭像、DeviceTocken）；②車輛表（車牌號(hào)、品牌、型號(hào)、省份編號(hào)、城市編號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)編號(hào)、車架號(hào)、加油類型、門、座、用戶編號(hào)）；③訂單表（訂單號(hào)、姓名、時(shí)間、加油站編號(hào)、加油數(shù)量、加油單位、加油類型、是否新訂單、用戶編號(hào)）；④加油站表（加油站編號(hào)、名稱、地點(diǎn)、地名、詳細(xì)地址、品牌名、加油站類型、折扣、經(jīng)度、緯度、離當(dāng)前距離）；⑤油價(jià)表（加油站編號(hào)、油名、單價(jià)）；⑥維護(hù)信息表（維護(hù)編號(hào)、里程數(shù)、油量、車燈狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)、變速箱狀態(tài)、時(shí)間、車牌號(hào)）。由于這6張表承擔(dān)了系統(tǒng)中大部分的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，因而它們的簡(jiǎn)化使得項(xiàng)目條理更加清晰，結(jié)構(gòu)更加嚴(yán)謹(jǐn)。

3.4 數(shù)據(jù)交互

服務(wù)器使用PHP編寫，客戶端與服務(wù)器端的交互采用HTTP協(xié)議（POST、GET方式）。在數(shù)據(jù)交互過程中采用 UTF-8格式編碼數(shù)據(jù)，并使用JSON來組織數(shù)據(jù)傳輸，JSON易于傳送和編碼[8]。在用戶產(chǎn)生相應(yīng)操作后，客戶端會(huì)觸發(fā)向服務(wù)器的請(qǐng)求，服務(wù)器接收到請(qǐng)求后，根據(jù)請(qǐng)求在數(shù)據(jù)庫中查找相應(yīng)數(shù)據(jù)，再把數(shù)據(jù)組織成JSON格式通過HTTP返回給客戶端?？蛻舳私邮盏交貜?fù)后，將JSON數(shù)據(jù)解析組建成Model示例并存儲(chǔ)一份到本地緩存數(shù)據(jù)庫，然后展示數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

本文在介紹系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境及關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)探討了基于iOS平臺(tái)的車聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)用戶管理、預(yù)約加油、實(shí)時(shí)地圖、車輛導(dǎo)航、車輛維護(hù)、音樂播放、違章查詢等功能，給用戶的車輛管理帶來了極大便利。經(jīng)測(cè)試，該車輛網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行良好。但本系統(tǒng)也存在一些不足，如：系統(tǒng)安全性有待提高、容易被黑客利用和蓄意攻擊、在安全防護(hù)方面需深入研究、對(duì)于車輛的硬件管理過于薄弱，等等。這些都有待后續(xù)進(jìn)一步研究解決。

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