基于安卓系统的车载智能终端的建立与应用＊

2022-11-11河北金融学院季茗轩杨旌杨碧湛维明王莹

数字技术与应用 2022年6期

河北金融学院季茗轩杨旌杨碧湛维明王莹

随着经济不断发展，我国机动车保有量与日俱增，带来了交通拥堵等一系列交通问题，在北上广深等一线城市尤为突显。为此设计了基于安卓系统的车载智能终端，集交通信号灯实时检测、定位导航和车速监控于一体。通过大数据、云计算等手段分析数据，为政府交管部门提供信息与管理支持，为用户提供定位导航、信号灯实时读秒服务，营造安全、便捷的出行体验。本平台的实现将有效支撑国家现代化建设。

1 构建车载智能终端的必要性

自改革开放以来，中国经济总量不断上升，城市规模不断扩大，城市化水平显著提高。据公安部统计，截至2022 年1 月11 日，我国机动车保有量达3.95 亿辆。机动车数量的持续增长体现了人均消费水平的提高，但同时也为我国带来了一系列的交通问题，例如由于道路容量不足导致的交通堵塞和由于不规范驾驶造成的交通事故等，都在一定程度上影响了我国向交通强国迈进的步伐。我国对交通强国战略愈加重视，发展成为交通强国是我国现代化建设的重要组成部分，也是通往社会主义现代化强国的必由之路，是中国的发展愿景。根据中共中央、国务院印发的《交通强国建设纲要》指出，到2035 年，要建设智能、平安、绿色的交通，城市交通拥堵基本缓解，交通科技创新体系基本建成。

在政策和科技的双层影响下，如今行驶在大街小巷的汽车大部分都安装了车载导航，一些高端车型还会安装集成式终端设备，实现了一定程度上驾驶的智能化，为人们的出行生活带来了很多便利。但由于这种技术还处于发展阶段，技术本身并不足够成熟，因此如今的车载导航还存在着一定的问题，对人们的安全、便利的出行需求还有一部分空缺没有弥补，需要进行改良。放眼如今的车载导航，普遍存在如下几方面的问题：

（1）地图升级较为麻烦。如今原装车载导航升级需要将导航中的内存卡取出，到相应的汽配门店才可以进行更新迭代。而在城市化建设的过程中，会经常出现修路禁行或者道路限速改变等情况，这时车载导航系统无法做到在线实时更新，容易造成车主在未知路段遭遇拥堵或者某一路段超速而不自知的情况，不利于满足人们便捷、低成本出行的需求。

（2）车载导航在终端上优先级较低。在用户使用车载导航时，如果想切换到例如音乐播放或电话呼叫等终端功能，无论是可视化界面触屏还是启动语音服务，由于当前终端不具备分屏或悬浮窗功能，会导致退出导航系统，影响驾驶员正常开车。一方面致使用户体验度下降；另一方面也易导致频繁切换界面，无形中增加了驾驶过程中的危险系数。

（3）对超速等违章行为不能进行较好的反制。目前市场上绝大多数导航会提示当前车辆行驶路段的限速提示与电子狗雷达扫描，如果驾驶员超速行驶则会进行语音警告，但此功能也仅限于提示，并不能很好地制止司机的超速行为，对司机的驾驶素质与交规意识依赖性较大，因此依然存在着一定程度上的道路安全隐患，容易发生交通事故。

因此可见，构建一款基于安卓操作系统的集成式车载智能终端就显得尤为必要了。

2 基于安卓系统的车载智能终端的建立

本项目主要研究内容为基于安卓系统的车载智能终端，这是一款集红绿灯实时检测系统、定位导航系统和车速监控系统于一体的智能软件系统，能够在车载可视化界面开发形成一款便利人民交通出行与政府交通管理的智能终端。该软件的基本功能，包括定位定向功能、实时导航功能、授时功能、精密测速功能、语音服务功能、红绿灯实时检测功能。此平台利用定位导航系统、红绿灯实时检测系统和车速监控系统，通过获取交通信号灯的实时状况信息，并将这一信息传送到系统终端，通过红绿灯路口其他车辆的行驶状态来了解到下一个交通信号灯路口是否存在堵塞情况，结合当前车速与车流量的情况进行系统分析，从而推断出到达目的地的最佳路线和最短的时间。获得路线后，通过实时语音导航的方式指引用户到达目的地。

（1）首先搭建一个便利出行、系统完善的服务平台，该系统内嵌北斗遥感卫星地图，同时叠加2D 平面图与3D 俯视图，为用户提供了多种地图选择模式。系统地图通过政府发布道路交通施工维修情况，实时更新道路信息，为用户及时提供最新路况，以便用户决策出行。系统借助移动终端或者连接车载定位器实现实时定位功能，并在地图库上加以显示，通过中国北斗卫星导航系统完成用户定位点与目的地之间的路线规划，并根据用户的不同需求分别显示路线最短、高速优先、红绿灯最少等不同路线规划，提供多种选项。在车联网系统中引入区块链，对现有车联网安全实现重大提升。通过网站、小程序、公众号、App、海报、趣味小游戏等，对平台进行宣传，鼓励市民注册并使用此平台。

（2）该系统平台通过移动终端蓝牙连接或直接内嵌于车载智能系统，完成对标准时间信息的获取与传输，同时获取汽车表盘信息，以确定当前车速，并上传到系统数据库中，完成信息采集，利用云计算、大数据分析等技术手段分析采集到的数据信息，将信息提交到系统与政府交通管理部门，一方面可以更加精确地确定预计到达时间，使用户出行更加从容；另一方面实时语音提示用户注意当前车速，保障安全驾驶，减少发生事故的几率。若用户长时间超速驾驶，该平台则会自动反馈提醒附近交警，采取必要手段进行干预。

（3）系统与政府交通管理部门进行合作，获取到所在城市所有交通信号灯的数据信息，并存储至系统中。当用户在接近有信号灯的路口时，系统通过电子探测技术，会自动获取当前路口信号灯的状态，并在屏幕上显示变灯倒计时读秒，以帮助车主决定采取怎样的措施更加安全地通过当前路段。当城市早晚高峰车流量较大时，系统能够定位所有使用该平台的用户以及他们的行使状态，交通管理部门可以由此得到各条道路的车流量数据，通过本系统的智能分析功能，实现交通拥堵预测，并直接对将拥堵地段车辆进行导航分流，使城市整体交通拥堵减少，从源头处帮助用户选择更流畅的路线，节约在途时间，创造更加良好的行车环境。

（4）本系统利用Java 语言，通过Android Studio 进行开发，能够较好地适应不同移动终端，可移植性较高，能够轻松植入车载液晶显示屏，以用户较为熟悉的安卓系统作为操作系统，使得上手更加简单。采用可视化界面作为主交互方式，能够通过触屏实现功能控制，辅助以语音服务作为次交互窗口，进一步便捷司机在驾驶状态时对本系统的直接操控。通过定位定向、实时导航、精密测速、语音服务、红绿灯实时检测等相关功能帮助用户更加快捷、方便、安全地驾车出行。

（5）随着人工智能技术的飞速发展，在不久的将来会出现一批无人驾驶的智能汽车，当该系统与无人驾驶汽车技术相融合，我们就拥有了全程无需人工干预的超智能汽车，自动开启定位服务，根据具体路况控制车速，通过数据分析选择出最佳路径，其能够带我们快捷、安全地到达目的地，我们也能节约出相当一部分出行时间，去完成更有意义的事情。

3 车载智能终端的硬件层次与软件操作界面

该智能终端的产品架构主要由车机硬件、底层操作系统、语音控制、车载导航、云服务、数据库、软件系统等模块共同组成。首先是车机硬件，通过中央处理器来发送控制信号，协调车载智能终端各个部件的独立工作，在汽车智能控制板上安装固定磁盘，能够存储海量的数据，并通过软件系统读取相应内容。安装可触屏的液晶显示屏，实现用户对系统的直接操控，搭载定位器、陀螺仪等，用来提供实时定位、计算等基础功能。底层操作系统为基于Linux 内核的自由及开放源代码的安卓操作系统，更加符合我国居民使用习惯，操作起来更加熟悉方便。系统可以读取仪表盘的相关信息，并在屏幕上直观显示出来，利用中控台为车载导航以及各类服务提供指令输入以及内容输出的条件。通过云服务为车载智能终端的基础功能、其他软件系统以及硬件模块的线上服务提供支持，其中包括云查询、云计算、云存储等，为用户提供动态易扩展的虚拟化资源。云服务主要针对大模块的数据查询与存储，比如车载导航地图的在线下载更新，可以做到每周进行一次更新，获取到最新的交通路况，除此以外云计算能够帮助系统计算出最佳行驶路线，利用网络将所有道路信息整合，提供给用户共享。

该智能终端的软件操作界面可以根据用户的个性化需求做出相应调整。在其主界面上会获取仪表盘的当前车速信息并在屏幕左上方加以显示，在与车载导航配合使用时会对车主驾驶速度加以提醒限制。主界面中部为导航界面，点击可以放大至全屏，调用导航功能后默认全程使用，将长期保持在后台运行，即使用户选择最小化或悬浮窗地图界面也能够保证系统正常运行。用户可以根据自身需求来设置导航功能，当仅选择调用地图功能时系统将会全程语音播报违章监控信息、摄像头电子狗雷达位置、当前道路限速变化等。主界面右侧用以同政府交通路网连接，获取当前行驶道路附近信号灯状态，包括信号灯倒计时读秒功能，将在模拟信号灯图标旁加以显示，更加便捷直观。主界面左下方为本车行驶状态，对汽车前机盖、后备箱、四扇车门、车轮运行状况加以显示，保障行进中的安全。当司机首次拨动操作杆后系统会自动记录，两小时后系统语音提示司机注意休息，以免疲劳驾驶。主界面左侧有可拓展工具栏，可以内嵌其他与安卓系统相适应的程序或软件，带来更加丰富的功能，优化使用体验。例如，调出工具栏，打开音乐播放器，用户可以在线搜索自己喜欢的音乐，放松身心。需要注意的是，如果此时开启了导航功能，其语音播报优先级是高于音乐播放器的，即使是在系统后台运行，依旧会打断正在播放的音乐，提示前方道路行驶状态。

在该系统中语音控制功能始终处于所有软件系统优先级的最上层，只要是车辆行进过程中或是在中控屏开启的情况下，用户随时能够用语音唤醒智能服务，调用自身需要的功能。

4 基于安卓系统的车载智能终端的现实意义

如果该系统平台能够真正建立完善起来，一方面将在很大程度上满足人们安全、快捷的出行需求，节约出行成本；另一方面将有效缓解城市交通堵塞与减少交通事故的问题，为城市和谐快速发展提供服务。总的来说，其现实意义主要体现在管理层面与需求层面两个层次。

（1）在管理层面上：该系统能够协助政府加强对城市交通的管理。通过车速监控系统能够获取机动车实时行进速度，如果司机超速行驶会触发警报，以语音方式进行提醒，保障车辆以安全速度行进。如果警报无效，司机执意超速行驶，系统将会将车辆信息上传到交通管理部门的系统中，介入人工干预。通过优化过后的车载导航，利用内嵌式的北斗卫星遥感图辅助车载定位器来确定用户驾驶车辆的实时位置，与其他正在使用系统的用户连接形成一个交通网，根据汽车实时位置判断车流量与交通情况，以图像、语音导航的方式来疏散交通干线的车流量，这是通过智能计算的方式来预防和控制交通堵塞情况，减轻交通管理部门在早晚高峰的工作量。如此一来，则会有效规范现代交通秩序，顺应了政府简政放权，优化服务的形势，减少了交通堵塞对出行环境等方面造成的影响，符合政府为人民高效服务的宗旨，顺应了政府“放管服”纵深改革的路线。

（2）在需求层面上：车载智能终端提供了实时定位导航功能、交通信号灯实时检测功能以及一些听书、听音乐等娱乐功能。利用实时定位导航技术可以改善如今市场上导航延时性高、时效性差、反馈率低的弊端，帮助司机更高效地出行；利用网络技术切入当地交通路网，实现与政府路网的对接，从而获取交通路口信号灯状态，可以帮助司机提前预知前方路况，增加稳定心理，有利于保障驾驶的安全性；系统引入语音交互功能，开车或坐车时感到乏味可以选择与智能语音聊天，或选择播放音乐抑或是评书，增加旅途中的趣味性，也在另一方面能够很好地减少用户的心理压力。该系统通过分析所得数据能够为用户提供更加个性化的服务，引导用户更好地选择出行路线，提供预测情况减少出现路线选择困难等问题。即使交通信号灯的设置位置不方便司机观测，通过平台系统也可以直观地看到具体数据，十分便利。