Способ реализации автоматизированной системы расчета маршрута для курьерской компании. Особенности архитектуры ОС Android. Обзор и решение ключевых задач. Прогнозирование времени прохождения маршрута, диспетчеризация. Графический интерфейс системы.
При низкой оригинальности работы "Разработка автоматизированной системы расчета оптимального маршрута между городскими объектами для курьерской компании", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Проведенный анализ предметной области, выявил ряд проблем, с которыми сталкивается курьерская фирма в своей профессиональной деятельности: - планирования маршрута перевозок, - ее следствием является снижение скорости доставки товара и потеря прибыли; отсутствие визуального контроля перевозок, приводящее к практической невозможности отследить, где в данный момент находится курьер; отсюда вытекает повышение сложности координации диспетчером состояния перевозок; Решено, что проектируемая автоматизированная система должна состоять из двух частей: - автоматизированные мобильные рабочие места курьеров, функционирующие на коммуникаторах с установленной операционной системой Android; разработанный нами в процессе выполнения дипломного проекта программный комплекс выполняет ряд функций, необходимых курьеру для доставки товара: расчет оптимального маршрута, оценка необходимого времени доставки товара, организация связи с офисом фирмы, выраженная в отправке на диспетчерский пункт координат и статусного сообщения; автоматизированное стационарное рабочее место диспетчера, размещаемое в офисе фирмы, которое позволяет дистанционно наблюдать за работой курьеров, проводить мониторинг состояния перевозок, добавлять, редактировать и удалять данные о курьерах. Среди особенностей развертывания системы стоит выделить следующие положения: - АРМ Курьера размещается на коммуникаторах с ОС Android c версией API не ниже 8 (Android 2.
Введение
Тенденция к сближению мобильных и навигационных технологий сегодня заметна как никогда. Решение вопроса предоставления конечному пользователю мобильных устройств возможности получения, использования и обработки информации, связанной с их местоположением, является очень актуальной задачей.
Автоматизированные информационные системы, включающие в себя компонент мобильных навигационных технологий, применяются в самых разнообразных областях человеческой деятельности.
В современном мире часто приходится пользоваться услугами по доставке того или иного груза. Грузоперевозки оказывают незаменимую помощь в жизни нашего общества.
Этим фактом обусловлено резкое увеличение числа курьерских компаний, чья деятельность напрямую связана с выполнением перевозок из одной точки в другую.
Любая компания, выйдя на определенные обороты, задумывается об автоматизации своей работы. У такого решения есть явные плюсы: - внедрение нетривиальных алгоритмов оптимизации затрат;
- уменьшение рутинной нагрузки на сотрудников и ускорение их работы;
- создание, выравнивание и контроль планов работы.
Переходя от общего к частному, любая динамично развивающаяся курьерская фирма в целях повышения своей конкурентоспособности, так или иначе приходит к необходимости автоматизации некоторых аспектов своей деятельности. В данном случае на первый план выходят вопросы построения оптимальных маршрутов между городскими объектами, оценка времени, необходимого на доставку груза, контроль движения курьера по обозначенному пути. Вопрос решения данных задач и поднимается в проекте, что, безусловно, обуславливает его актуальность.
Цель проекта - разработка автоматизированной системы расчета оптимального маршрута между городскими объектами для курьерской компании.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - провести анализ предметной области;
- определиться с функциональными требованиями к системе;
- выбрать способ реализации системы;
- подобрать необходимые инструменты для разработки;
- решить задачи, встающие при реализации той или иной функции;
- разработать интерфейс приложения;
- определить основополагающие элементы развертывания системы;
- провести технико-экономическое обоснование дипломного проекта;
- рассмотреть аспекты ее безопасности и экологичности.
Цель и задачи определили структуру дипломного проекта. В первой главе производится анализ предметной области. Во второй обосновывается выбор способа реализации системы. В третьей детально раскрываются функциональные требования к системе. В четвертой описывается этап разработки проекта: решаются ключевые задачи, создается графический интерфейс системы, выявляются основные аспекты развертывания системы. Две последние главы посвящены вопросам технико-экономическому обоснованию и безопасности и экологичности дипломного проекта.
Решением поставленных задач обеспечивается создание полноценной автоматизированной информационной системы, способной сократить временные затраты на организацию перевозок, их непосредственное выполнение, ведение контроля за их состоянием и как следствие - повышение качества услуг, оказываемых фирмой, и ее конкурентоспособности.
Автоматизированная система расчета оптимального маршрута между городскими объектами ориентирована на фирмы, которые стремятся оптимизировать и наилучшим образом управлять транспортными перевозками.
Создаваемый программный комплекс функционирует на базе коммуникаторов с операционной системой Android. Выбор данной платформы не случаен и обоснован в проекте.
Для разработки системы использовался язык Java. Были использованы комплект разработки программного обеспечения Java Development Kit, интегрированная среда разработки Eclipse, Android SDK, включающий в себя эмулятор работы реальных устройств и плагин Android Development Tools - расширение для интегрированной среды разработки, ускоряющее и упрощающее создание и отладку приложений. Основные характеристики выбранного инструментария и его преимущества так же раскрыты в дипломном проекте.
Для документирования основных вех разработки системы и структурированного представления выработанных артефактов использованы средства унифицированного языка моделирования - UML, язык а графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения . UML является языком широкого профиля, это открытый стандарт , использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы , называемой UML-моделью [9].
При реализации проекта было изучено значительное число литературных источников, руководств и статей, охватывающих выбранную тематику. Полный их список представлен в конце проекта.
1. Анализ предметной области
Анализ предметной области является важнейшим этапом среди всех этапов жизненного цикла системы. Он оказывает существенное влияние на все последующие этапы, являясь в то же время наименее изученным и понятным процессом. На этом этапе, во-первых, необходимо понять, что предполагается сделать, а во-вторых, задокументировать выдвинутые предложения, так как если проектные требования не зафиксированы и не сделаны доступными для участников разработки, то они вроде бы и не существуют вовсе. При этом язык, на котором формулируются результаты анализа, должен быть достаточно прост и понятен.
Деятельность курьерской компании связана с оперативной доставкой того или иного груза из одной точки в другую. От того, насколько быстро выполняется заказ, напрямую зависит коммерческий успех фирмы. На скорость выполнения поставленных заданий влияет целый ряд факторов. Это, к примеру, возможность курьера быстро ориентироваться на местности и выбирать верный маршрут.
Назначая исполнителя, диспетчер обязан обзванивать всех сотрудников в поисках свободного и находящегося недалеко от места получения заказа работника. Согласитесь, гораздо удобнее иметь под рукой инструмент, позволяющий мгновенно оценить все трудовые ресурсы, не прибегая к долгим переговорам.
Кроме того, курьер, в свою очередь, должен иметь возможность снабжать диспетчера оперативной информацией о своем местоположении и состоянии, при этом, не отвлекая его от работы с остальными сотрудниками.
От того, как качественно решаются обозначенные выше проблемы, насколько оперативно в конечном итоге клиент получит товар, на прямую зависит коммерческий успех и репутация фирмы.
Определим проблемы, которые целесообразно решить по внедрении автоматизированной системы, определим их влияние на производственные процессы, а так же укажем преимущества внедрения АИС (Таблица 1, 2, 3).
Таблица 1 - Проблема планирования маршрута перевозок
Объект Значение и характеристика
Проблема Сложность планирования маршрута перевозок
Актер Курьер
Следствие проблемы Снижение скорости доставки товара, задержка выполнения заказа, потеря прибыли
Успешное решение Автоматизация процесса поиска оптимального маршрута доставки
Таблица 2 - Проблема отсутствия визуального контроля перевозок
Объект Значение и характеристика
Проблема Отсутствие инструмента для визуального контроля перевозок
Актер Диспетчер, Курьер
Следствие проблемы Практическая невозможность отследить, где точно находится Курьер. Сложность координации.
Успешное решение Создание АРМ диспетчера с возможностью удобного отслеживания местоположения Курьеров фирмы и мониторинга их деятельности и занятости.
Таблица 3 - Проблема затянутости отчетности курьеров
Объект Значение и характеристика
Проблема Затянута отчетность Курьеров перед Диспетчером
Актер Диспетчер, Курьер
Следствие проблемы Нерегулярный срыв планирования работ по доставке товара, увеличение времени доставки.
Успешное решение Введение возможности быстрой установки статуса доставки, легкий доступ к централизованной телефонной книге компании
Видно, что внедрение АИС значительно увеличит качество и скорость предоставляемых услуг, создаст новые условия для развития фирмы и увеличит ее конкурентоспособность.
У системы существуют два основных пользователя: курьер и диспетчер. Диспетчер - работает над оформлением заказа и его корректировкой вместе с клиентом, распределяет задачи между курьерами, контролирует их исполнение в срок. Курьер доставляет груз в максимально возможный короткий срок и своевременно информирует Диспетчера о своей деятельности.
Внедряемая АИС предоставляет целый спектр возможностей: 1 упрощение работы пользователей благодаря удобному и эргономичному интерфейсу ввода данных и получения необходимой информации;
2 удобство планирования маршрута становится доступным вследствие разработанной навигационной системы;
3 формирование единой базы данных - все заинтересованные пользователи со своих рабочих мест имеют доступ к необходимой им информации;
4 назначение исполнителя и контроля работ прямо с рабочего места диспетчера;
5 отказ от излишних коммуникаций - система позволяет пользователям получать нужную им информацию самостоятельно, не отвлекая от работы других участников процесса.
Время, необходимое для обучения обычных пользователей - 3 рабочих дня (24 часа), для обучения продвинутых пользователей - 1 рабочий день (8 часов). Система должна быть способна поддерживать минимум 15 одновременно работающих пользователей, связанных с общей базой данных
Стоит отметить, что система является законченной независимой разработкой. В перспективе возможно использование системы в других фирмах, чья деятельность связана с планированием движения (экстренных службах, такси), где крайне важно снижение временных затрат на прохождение определенного пути.
2. Определение способа реализации
Перед тем, как приступить к разработке автоматизированной системы расчета оптимального маршрута необходимо определиться с целым рядом аспектов ее реализации, начиная с выбора аппаратной платформы, на базе которой разместится создаваемый программный комплекс. Здесь на первый план выступают следующие требования: устройство, обеспечивающее необходимый функционал должно обладать возможностью получения и отслеживания текущего местоположения пользователя, предоставлять необходимые вычислительные ресурсы для выполнения различных алгоритмических задач, иметь возможность выхода в интернет для получения и передачи данных. Кроме того, оно должно быть достаточно мобильным и взаимодействие с ним не должно мешать свободному перемещению по городскому пространству.
Целый ряд требований необходимо предъявить и к выбору операционной системы - комплекса программных средств, предназначенных для управления устройством, вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов, а так же выступающих как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладной программой. Необходимо детально проанализировать рынок существующих операционных систем и выявить наиболее подходящую из них для реализации поставленной задачи.
Особый акцент стоит сделать на выборе средств, применяемых для разработки и тестирования. Тот факт, что создаваемая система должна функционировать на мобильном устройстве, в разы усложняет эти задачи. Разработку удобно вести с использованием персонального компьютера и для отладки понадобятся специальные программы-эмуляторы, ведь использование в этих целях реальных устройств весьма затратно и проблематично. На финальных этапах тестирование должно проводиться уже на реальных аппаратах в полевых условиях. Должен быть выбран современный объектно-ориентированный язык программирования, работающий с базами данных, динамично развивающийся в данное время и предоставлять для разработки все необходимые средства.
Согласно анализу требований, необходимо выделить основные функции, которые должна выполнять система. Разрабатываемый программный комплекс должен декомпозироваться на модули, главным образом, по принципу реализации данных функций.
Необходимо решить, как создаваемые модули будут друг с другом взаимодействовать в плане передачи управления и работы с общей базой данных. Обращение к ним пользователем должно осуществляться посредством детально проработанного графического интерфейса. Задачи должны выполняться без задержек и за приемлемое в рабочих условиях время.
2.1 Выбор аппаратной платформы
Для начала необходимо определиться, на каких устройствах будет функционировать разрабатываемая система. Для этого целесообразно выдвинуть ряд требований к аппаратной платформе и найти решение, которое в наибольшей степени им удовлетворяет.
Во-первых, устройство должно предоставлять оперативный и надежный доступ к определению текущего положения. Речь здесь идет не только о наличии GPS чипсета - процессора обеспечивающего обработку спутникового сигнала и GPS-антенны настроенной на частоты, на которых передаются данные навигационных спутников. Широко используемые приемники GPS отлично работают под открытым небом, но плохо принимают сигнал вблизи зданий и абсолютно не принимают внутри них. В условиях городской инфраструктуры эта проблема часто встает на передний план. Поэтому желательно, чтобы устройство имело возможность определения местоположения и в выше обозначенных проблемных условиях.
Во-вторых, необходимо наличие довольно мощного процессора и оперативной памяти для осуществления необходимых вычислений и достижения необходимого быстродействия. Встроенная память, используемая для хранения операционной системы, программного комплекса и пользовательских данных должна быть достаточно большой. Желательно наличие слота для подключения карты памяти в целях увеличения объема памяти.
В-третьих, важна поддержка стандарта GSM для оперативной организации мобильной сотовой связи и наличие GPRS -модуля для обеспечения пакетной передачи данных по протоколу TCP/IP.
В-четвертых, устройство должно так же обладать хорошим дисплеем для отображения информации в дневное и ночное время. Батарея должна держать заряд довольно длительное время.
Всем перечисленным требованиям в достаточной степени удовлетворяют цифровые устройства, называемые коммуникаторами или смартфонами.
Смартфоны отличаются наличием достаточно развитой операционной системы , открытой для разработки программного обеспечения сторонними разработчиками. В настоящее время на рынке представлен целый ряд операционных систем для мобильных устройств. Из него необходимо выбрать наиболее надежный, динамично развивающийся вариант. Кроме того для выбранной операционной системы должны существовать удобные и развитые инструменты разработки приложений.
О выборе операционной системы речь пойдет далее.
2.2 Выбор операционной системы
Операционная система Symbian, безоговорочно лидирующая на рынке до 2010 года в настоящее время почти полностью утратила свои позиции. Сперва Sony Ericsson объявил о прекращении использования Symbian, чтобы сосредоточиться на выпуске устройств под управлением Android. Следом за ним Samsung прекращает поддержку Symbian и переходит на использование Android, Windows Phone 7 и Bada, ОС собственной разработки.
Весной 2011 года сама Nokia объявила о том, что Windows Phone 7 станет ключевой платформой для смартфонов, однако компания не планирует отказываться от платформы Symbian и станет поддерживать мобильную платформу Symbian «по меньшей мере» до 2016 года.
Несмотря на это, перспектив в качественном развитии данной операционной системы не предвидится. И, несмотря на то, что разработка автоматизированной системы возможна и в рамках данной платформы, от этого варианта стоит отказаться.
Apple IOS (до 2010 года известная как IPHONE OS) мобильная операционная система, разработанная американской компанией Apple на основе Mac OS X первоначально для IPHONE, а затем расширена для поддержки таких мобильных устройств, как Apple IPOD, IPAD и Apple TV и в настоящее время динамично развивается.
Разработка приложений для IOS ведется в среде XCODE, который поддерживает языки C, C , Objective-C, Objective-C , Java, APPLESCRIPT, Python и Ruby с различными моделями программирования.
Apple не лицензирует IOS для установки на стороннее оборудование, а цена коммуникатора IPHONE в России достаточно велика. Этот факт безусловно сильно затруднит внедрение автоматизированной системы, разработанной для IOS с финансовой точки зрения. Поэтому данная ОС так же не была выбрана.
Набирающая некоторую популярность операционная система Windows Phone 7 обладает рядом недостатков, среди которых необходимо выделить отсутствие встроенной поддержки баз данных. SQL Server Compact не включен в состав WP7. Также не включены SQLITE или любые другие сторонние СУБД. Отсутствует так же поддержка межпроцессного взаимодействия (IPC ) и нет поддержки сокетов.
Продолжая анализировать рынок операционных систем для смартфонов, можно прийти к целесообразности использования ОС Android.
Операционная система Android - портативная (сетевая) операционная система для коммуникаторов, планшетных компьютеров, цифровых проигрывателей, наручных часов. Изначально разрабатывалась компанией Android Inc., которую затем купила Google. Впоследствии Google инициировала создание альянса Open Handset Alliance (OHA), который сейчас и занимается поддержкой и дальнейшим развитием платформы.
Доли рынка, которые занимали операционные системы в определенные кварталы, можно узнать из рисунка 1 и таблицы 4.
Рисунок 1 - Доли рынка операционных систем для смартфонов
Таблица 4 - Доли рынка операционных систем для смартфонов
Квартал Android IOS Symbian Microsoft Bada RIM Other
Операционная система Android обладает целым рядом преимуществ [13]: Во-первых, это полная открытость системы. Разработка приложений доступна всем желающим, и поэтому Android является одной из самых легко расширяемых платформ.
Во-вторых, система полностью универсальна. Android OS можно устанавливать и на смартфоны, и на карманные компьютеры, и даже на телефоны (в облегченном виде).
Это одна из наиболее удобных и практичных мобильных операционных систем, используемых в современном мире и ее настройка очень проста.
Популярность операционной системы Android стала следствием того, что ведущие компании мобильных телефонов, например, HTC, Motorola, Samsung Electronics, и многие другие производители стали использовать Android на своих смартфонах.
Преимуществом Android от Google также является так же и то, что новая версия Android запускается почти каждые 3 месяца. Обновление телефона новыми версиями помогает пользователям наслаждаться более качественными услугами.
2.2.1 Особенности архитектуры ОС Android
Перед тем, как приступить к разработке приложения для Android, необходимо ознакомиться с архитектурой системы и основными особенностями этой платформы.
Система Android - это программный стек для мобильных устройств, который включает операционную систему, программное обеспечение промежуточного слоя (middleware), а также основные пользовательские приложения.
Архитектуру Android принято делить на четыре уровня [1]: - уровень ядра;
- уровень библиотеки среды выполнения;
- уровень каркаса приложений;
- уровень приложений.
На рисунке 2 показаны основные компоненты операционной системы и их взаимодействие между собой.
Рисунок 2 - Архитектура операционной системы Android
Ядро Android основано на ядре Linux версии 2.6, но сама система Android не является Linux-системой в чистом виде, имеет некоторые отличия и содержит дополнительные расширения ядра, специфичные для Android, - свои механизмы распределения памяти, взаимодействие между процессам и и др.
Ядро является слоем абстракции между оборудованием и остальной частью программного стека. На этом уровне располагаются основные службы типа управления процессами, распределения памяти и управления файловой системой.
Основные компоненты уровня ядра: - драйвер межпроцессного взаимодействия (IPC Driver);
- драйвер управления питанием (Android Power Management);
- набор драйверов для оборудования, входящего в состав мобильного устройства.
«Выше» ядра, как программное обеспечение промежуточного слоя, лежит набор библиотек (Libraries), предназначенный для обеспечения важнейшего базового функционала для приложений. То есть именно этот уровень отвечает за предоставление реализованных алгоритмов для вышележащих уровней, поддержку файловых форматов, осуществление кодирования и декодирования информации (в пример можно привести мультимедийные кодеки), отрисовку графики и многое другое. Библиотеки реализованы на C/C и скомпилированы под конкретное аппаратное обеспечение устройства, вместе с которым они и поставляются производителем в предустановленном виде.
Перечислим некоторые из них: - Surface Manager - в ОС Android используется композитный менеджер окон, наподобие Compiz (Linux), но более упрощенный. Вместо того чтобы производить отрисовку графики напрямую в буфер дисплея, система посылает поступающие команды отрисовки в закадровый буфер, где они накапливаются вместе с другими, составляя некую композицию, а потом выводятся пользователю на экран. Это позволяет системе создавать интересные бесшовные эффекты, прозрачность окон и плавные переходы.
- Media Framework - библиотеки, реализованные на базе PACKETVIDEO OPENCORE. С их помощью система может осуществлять запись и воспроизведение аудио и видео контента, а также вывод статических изображений. Поддерживаются многие популярные форматы, включая MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG и PNG.
- SQLITE - легковесная и производительная реляционная СУБД, используемая в Android в качестве основного движка для работы с базами данных, используемыми приложениями для хранения информации.
- FREETYPE - библиотека для работы с битовыми картами, а также для растеризации шрифтов и осуществления операций над ними. Это высококачественный движок для шрифтов и отображения текста.
- LIBWEBCORE - библиотеки известного шустрого браузерного движка WEBKIT, используемого также в десктопных браузерах Google Chrome и Apple Safari.
- SSL - библиотеки для поддержки одноименного криптографического протокола. Libc - стандартная библиотека языка C, а именно ее BSD реализация, настроенная для работы на устройствах на базе Linux. Носит название Bionic.
На этом же уровне располагается Android Runtime - среда выполнения. Ключевыми ее составляющими являются набор библиотек ядра и виртуальная машина Dalvik. Библиотеки обеспечивают большую часть низкоуровневой функциональности, доступной библиотекам ядра языка Java.
Каждое приложение в ОС Android запускается в собственном экземпляре виртуальной машины Dalvik. Таким образом, все работающие процессы изолированы от операционной системы и друг от друга. И вообще, архитектура Android Runtime такова, что работа программ осуществляется строго в рамках окружения виртуальной машины. Благодаря этому осуществляется защита ядра операционной системы от возможного вреда со стороны других ее составляющих. Поэтому код с ошибками или вредоносное ПО не смогут испортить Android и устройство на его базе, когда сработают. Такая защитная функция, наряду с выполнением программного кода, является одной из ключевых для надстройки Android Runtime.
Уровнем выше располагается Application Framework, иногда называемый уровнем каркаса приложений. Именно через каркасы приложений разработчики получают доступ к API, предоставляемым компонентами системы, лежащими ниже уровнем. Кроме того, благодаря архитектуре фреймворка, любому приложению предоставляются уже реализованные возможности других приложений, к которым разрешено получать доступ. В базовый набор сервисов и систем, лежащих в основе каждого приложения и являющихся частями фреймворка, входят [2]: - богатый и расширяемый набор представлений (Views), который может быть использован для создания визуальных компонентов приложений, например, списков, текстовых полей, таблиц, кнопок или даже встроенного web-браузера.
- Контент-провайдеры (Content Providers), управляющие данными, которые одни приложения открывают для других, чтобы те могли их использовать для своей работы.
- Менеджер Ресурсов (Resource Manager), обеспечивающий доступ к ресурсам без функциональности (не несущими кода), например, к строковым данным, графике, файлам и другим.
- Менеджер Оповещений (Notification Manager), благодаря которому все приложения могут отображать собственные уведомления для пользователя в строке состояния.
- Менеджер Действий (Activity Manager), который управляет жизненными циклами приложений, сохраняет данные об истории работы с действиями, а также предоставляет систему навигации по ним.
- Менеджер Местоположения (Location Manager), позволяющие приложениям периодически получать обновленные данные о текущем географическом положении устройства.
Таким образом, благодаря Application Framework, приложения в ОС Android могут получать в свое распоряжение вспомогательный функционал, благодаря чему реализуется принцип многократного использования компонентов приложений и операционной системы. Естественно, в рамках политики безопасности.
На вершине программного стека Android лежит уровень приложений (Applications). Сюда относится набор базовых приложений, который предустановлен на ОС Android. Например, в него входят браузер, почтовый клиент, программа для отправки SMS, карты, календарь, менеджер контактов и многие другие. Список интегрированных приложений может меняться в зависимости от модели устройства и версии Android. И помимо этого базового набора к уровню приложений относятся в принципе все приложения под платформу Android, в том числе и разрабатываемая система.
2.3 Выбор средств разработки и тестирования
Выбор устройств-коммуникаторов в качестве аппаратной основы для реализации проекта и Android OS в качестве операционной системы в значительной степени обусловил и то, какой инструментарий будет использоваться для разработки и тестирования приложений.
2.3.1 Язык Java
Система разрабатывалась на объектно-ориентированном языке Java, разработанном компанией Sun Microsystems , которая в данный момент приобретена корпорацией Oracle. Выбор данного языка был сделан по ряду соображений.
Программы на языке Java транслируются в байт-код , выполняемый виртуальной машиной (Java Virtual Mashine) - программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор .
Достоинство данного способа выполнения программ заключается в полной независимости байт-кода от операционной системы и оборудования , что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. На коммуникаторах с операционной системой Android такую функцию выполняет виртуальная машина Dalvik.
Полный контроль исполнения программы виртуальной машиной выливается в организацию гибкой системы безопасности. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы, вызывают коллизии при работе с данными) вызывают немедленное прерывание, которое может быть соответственно обработано.
К недостаткам концепции виртуальной машины можно отнести то, что исполнение байт-кода виртуальной машиной в некоторой степени снижает производительность программ и алгоритмов, реализованных на языке Java. Но и влияние этих особенностей сведено к минимуму, благодаря применению технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (JIT -технология) и широкому использование платформенно-ориентированного кода в стандартных библиотеках.
Система Java создавалась объектно-ориентированной с самого начала. Объектно-ориентированная парадигма во многом наиболее удобна при создании программного обеспечения.
Нужно отметить, что существует возможность разрабатывать программы и на C/C (с помощью Native Development Kit), и на Basic (с помощью Simple) и с использованием других языков. Также можно создавать собственные программы с помощью конструкторов приложений, таких как App Inventor.
2.3.2 Java Development Kit
Для разработки программ на языке Java необходимо специальное программное обеспечение.
Java Development Kit (JDK) - бесплатно распространяемый корпорацией Oracle Corporation комплект разработчика приложений на языке Java , включающий в себя стандартные библиотеки классов Java, примеры, документацию, различные утилиты и исполнительную систему Java (JRE ).
Стоит отметить такой важный факт, что в состав JDK не входит интегрированная среда разработки , которая устанавливается отдельно.
Все современные интегрированные среды разработки приложений на Java, такие, как NETBEANS IDE , Sun Java Studio Creator , INTELLIJ IDEA , Borland JBUILDER , Eclipse , опираются на сервисы, предоставляемые JDK. Большинство из них для компиляции Java-программ используют компилятор из комплекта JDK. Поэтому эти среды разработки либо включают в комплект поставки одну из версий JDK, либо требуют для своей работы предварительной инсталляции JDK на машине разработчика.
2.3.3 Интегрированная среда разработки Eclipse
Несмотря на то, что для разработки можно использовать целый ряд современных интегрированных средств разработки (IDE), список которых приведен в предыдущем параграфе, выбор пал на Eclipse. Это произошло по следующим причинам: Eclipse - наиболее полно документированная, свободная и доступная интегрированная среда разработки для Java. Eclipse также очень проста в изучении. Это делает Eclipse очень привлекательной IDE для разработки приложений под Android;
Компания Google выпустила плагин для Eclipse - Android Development Tools, который позволяет создавать Android-проекты, компилировать их, и, что очень важно, использовать эмулятор мобильного устройства для запуска и отладки приложений.
Плагин Android Development Tools для Eclipse автоматически создает необходимую структуру Android проекта и устанавливает требуемые параметры настройки компилятора.
2.3.4 Android SDK
Android SDK включает в себя разнообразные инструменты, библиотеки и документацию, которые помогают разрабатывать мобильные приложения для платформы Android. В их число входят: Эмулятор Android - виртуальное мобильное устройство, которое запускается на обычном компьютере. Эмулятор используется для проектирования, отладки и тестирования ваших приложений в реальной среде выполнения Android.
Dalvik Debug Monitor Service (DDMS) - интегрированный с Dalvik, стандартной виртуальной машиной платформы Android, этот инструмент позволяет управлять процессами на эмуляторе или устройстве, а также помогает в отладке приложений.
3. Функциональные требования к системе
Пришло время перейти к определению функций, которые должна выполнять разрабатываемая информационная система. Для документирования функциональных требований мы будем использовать диаграммы вариантов использования.
Диаграммы вариантов использования описывают функциональное назначение системы или то, что система должна делать. Разработка диаграммы преследует следующие цели: - определить общие границы и контекст моделируемой предметной области;
- сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы;
- разработать исходную концептуальную модель системы для ее последующей детализации в форме логических и физических моделей;
- подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями.
Суть диаграммы вариантов использования состоит в следующем. Проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актеров, взаимодействующих с системой с помощью вариантов использования. При этом актером (actor) или действующим лицом называется любая сущность, взаимодействующая с системой извне. Это может быть человек, техническое устройство, программа или любая другая система, которая может служить источником воздействия на моделируемую систему так, как определит сам разработчик [11]. Вариант использования служит для описания сервисов, которые система предоставляет актеру. Диаграмма вариантов использования может дополняться пояснительным текстом, который раскрывает смысл или семантику составляющих ее компонентов.
Отдельный вариант использования обозначается на диаграмме эллипсом, внутри которого содержится его краткое название или имя в форме глагола с пояснительными словами.
Цель варианта использования заключается в том, чтобы определить законченный аспект или фрагмент поведения некоторой сущности без раскрытия ее внутренней структуры. В качестве такой сущности может выступать система или любой элемент модели, который обладает собственным поведением.
Каждый вариант использования соответствует отдельному сервису, который предоставляет моделируемая сущность по запросу актера, то есть определяет способ применения этой сущности. Сервис, который инициализируется по запросу актера, представляет собой законченную неделимую последовательность действий.
Проектируемая система состоит из двух частей.
Первая часть функционирует на коммуникаторах с операционной системой Android. Она мобильна и выполняет ряд функций, необходимых курьеру для организации доставки товара: расчет оптимального маршрута, оценка необходимого времени доставки товара, организация связи с офисом фирмы, выраженная в отправке на диспетчерский пункт координат и статусного сообщения.
Вторая часть размещается в офисе фирмы и представляет собой автоматизированное рабочее место диспетчера, с которого он может дистанционно наблюдать за работой курьеров, проводить мониторинг состояния перевозок, добавлять, редактировать и удалять данные о курьерах.
Курьеров в фирме, а соответственно и их автоматизированных рабочих мест в системе может быть несколько. АРМ диспетчера же представляет собой центр системы. Через него могут быть получены мгновенные данные о текущем положении курьера, статусе его деятельности.
Итак, система представляет собой совокупность мобильных устройств, оснащенных АРМ Курьеров, объединенных в единое целое через АРМ Диспетчера (рисунок 3, таблица 5).
Рисунок 3 - Общая структура АИС
Таблица 5 - Реестр основных компонентов системы
Код Наименование Формулировка
К АРМ Курьера Автоматизированное рабочее место курьера функционирует на базе коммуникатора с ОС Android и позволяет производить расчет оптимального маршрута, оценивать необходимое время прохождения маршрута. Обеспечивается обмен информацией с АРМ Диспетчера
M АРМ Диспетчера Автоматизированное рабочее место диспетчера функционирует на ПК, позволяет вести мониторинг состояния перевозок по карте. Обеспечивается обмен информацией с АРМ Клиента.
Теперь более детально определим функциональные требования к клиентской части системы (рисунок 4, таблица 6).
Рисунок 4 - Диаграмма прецедентов для клиентской части системы, размещаемой на коммуникаторах с ОС Android (АРМ Курьера)
Таблица 6 - Реестр вариантов использования для АРМ Курьера
КОДНАИМЕНОВАНИЕФОРМУЛИРОВКА
KA1 Определение местоположения Определение координат (широты и долготы) текущего местоположения и отображение их на карте.
KA2 Расчет оптимального маршрута Расчет, построение и отображение оптимального маршрута движения от текущего местоположения до пункта назначения.
KA3 Оценка необходимого времени Оценка времени, необходимого для прохождения оптимального маршрута.
KS1 Установка статуса состояния перевозок Установка статуса состояния: «Свободен», «Выполняю заказ», «Аварийная ситуация», «Перерыв в работе»
Окончание таблицы 6
KD1 Редактирование реестра объектов Меню доступа и инструментам добавления, редактирования и удаления городских объектов.
KD2 Добавление объекта Добавление в базу данных нового объекта с указанием его наименования, категории, адреса, широты и долготы, примечаний.
KD3 Редактирование данных об объекте Редактирование данных о географическом объекте
KD4 Удаление объекта Удаление объекта из базы данных
Проведем декомпозицию объекта АРМ Диспетчера по выполняемым функциям (рисунок 5, таблица 7).
Рисунок 5 - Диаграмма прецедентов для стационарной, серверной части системы (АРМ Диспетчера)
Таблица 7 - Реестр вариантов использования для АРМ Курьера
Код Наименование Формулировка
MA1 Мониторинг состояния перевозок Диспетчер в любой момент по интерактивной карте может отследить, г
Вывод
В ходе дипломного проектирования пройдены основные стадии, необходимые для создания автоматизированной информационной системы, основной характеристикой которой является наличие компонента мобильных навигационных технологий. На каждом этапе были получены соответствующие артефакты и сформулирован ряд выводов.
1. Проведенный анализ предметной области, выявил ряд проблем, с которыми сталкивается курьерская фирма в своей профессиональной деятельности: - планирования маршрута перевозок, - ее следствием является снижение скорости доставки товара и потеря прибыли;
- отсутствие визуального контроля перевозок, приводящее к практической невозможности отследить, где в данный момент находится курьер; отсюда вытекает повышение сложности координации диспетчером состояния перевозок;
- затянутость отчетности курьера перед диспетчером, которая может приводить к временной задержке и срыву планирования.
Выделенные проблемы определили архитектуру разрабатываемой системы и функциональные требования к ней.
2. Решено, что проектируемая автоматизированная система должна состоять из двух частей: - автоматизированные мобильные рабочие места курьеров, функционирующие на коммуникаторах с установленной операционной системой Android; разработанный нами в процессе выполнения дипломного проекта программный комплекс выполняет ряд функций, необходимых курьеру для доставки товара: расчет оптимального маршрута, оценка необходимого времени доставки товара, организация связи с офисом фирмы, выраженная в отправке на диспетчерский пункт координат и статусного сообщения;
- автоматизированное стационарное рабочее место диспетчера, размещаемое в офисе фирмы, которое позволяет дистанционно наблюдать за работой курьеров, проводить мониторинг состояния перевозок, добавлять, редактировать и удалять данные о курьерах.
3. АРМ Курьера базируется на коммуникаторах, которые: - предоставляют возможность оперативного и надежный доступа к определению текущего положения;
- снабжены мощным процессором и оперативной памятью для осуществления необходимых вычислений и достижения необходимого быстродействия.
- имеют поддержку стандарта GSM и GPRS для обеспечения связи и пакетной передачи данных.
- обладают качественным дисплеем для отображения информации в дневное и ночное время.
4. Предложено реализовать проект на базе операционной системы Android. Ее преимущества: - полная открытость;
- универсальность;
- растущая популярность;
- динамичное развитие.
После того, как была изучена предметная область, определен ряд проблем, которые необходимо решить, выявлены необходимые составляющие информационной системы, выбрана аппаратная и программная основа для реализации проекта, стало возможным предъевить к проектируемой системе функциональные требования, которые в полной мере были реализованы: 1. АРМ Курьера выполняет следующие функции: - определение местоположения и навигация;
- расчет оптимального маршрута;
- оценка необходимого времени для прохождения маршрута;
- установка статуса состояния перевозок.
2. АРМ Диспетчера осуществляет: - отображение местоположения курьеров на карте;
- добавление нового курьера в базу данных;
- редактирование данных о курьере;
- удаление курьера из базы данных.
К особенностям реализации автоматизированной системы стоит отнести следующие положения: 1. В качестве основы для выполнения задач навигации и построения оптимального маршрута использованы векторные карты OPENSTREETMAP. Они характеризуются следующими свойствами: - высокая степень детализации;
- актуальность отображаемых данных;
- наличие инструментов для свободного редактирования карты дорог;
- присутствие тегов, описывающих состояние дорожного покрытия и возможности прохождения пути тем или иным видом транспорта;
- поддержка картографического сервиса CLOUDMADE, используемого для прокладки маршрута.
2. Графический интерфейс системы разработан согласно концепции «делай то, что я имею в виду» или DWIM (Do What I Mean). Благодаря этому, работа с системой интуитивно понятна. Доступ ко всем функциям приложения открывается из главного меню. Интерфейс прост, не перегружен лишними элементами, и вместе с тем функционален.
3. Среди особенностей развертывания системы стоит выделить следующие положения: - АРМ Курьера размещается на коммуникаторах с ОС Android c версией API не ниже 8 (Android 2.2);
- обязательным требованием к устройству является наличие приемника GPS сигнала;
- Интерфейс обмена данными GPS приемников реализован в соответствии со спецификацией NMEA;
- Передача данных от коммуникатора к диспетчеру осуществляется посредством GPRS (General Packet Radio Service - «пакетная радиосвязь общего пользования»).
4. АРМ Диспетчера имеет трехуровневую архитектуру и имеет следующие основные компоненты: клиентское приложение (тонкий клиент), подключенное к серверу приложений, который в свою очередь подключен к серверу базы данных.
- клиент - интерфейсный, графический компонент, который представляет приложение для конечного пользователя. Он не имеет связи с базой данных (по требованиям безопасности) и не нагружен бизнес-логикой (по требованиям масштабируемости). Работа с интерфейсом осуществляется через браузер;
- сервер приложений обрабатывает данные, производит обращение к базе данных для получения структурированной информации, которая будет отображаться на клиенте. Приложения этого уровня разработаны на языке PHP.
- сервер базы данных обеспечивает хранение данных. В качестве системы управления базами данных использована MYSQL.
4. В правильной с точки зрения безопасности, надежности, масштабирования конфигурации сервер базы данных находится на выделенном компьютере (или кластере ), к которому по сети подключены один или несколько серверов приложений, к которым, в свою очередь, по сети подключаются терминалы.
В ходе технико-экономического обоснования проекта были выявлены сильные и слабые стороны проекта, исследовано влияние различных внешних факторов на его успешность, определены пути его дальнейшего развития: 1. SWOT-анализ позволил выделить сильные стороны проекта: - функциональность системы основана на широких возможностях современных коммуникаторов;
- проект разработан специально для динамично развивающейся ОС Android;
- функция построения оптимального маршрута удобна в использовании;
- система учитывает характеристики путей и качества дорожного покрытия;
- множество устройств с АИС объединены в единую систему, контролируемую с диспетчерского пункта.
Определены возможные пути развития проекта: - развитие системы диспетчеризации, введение инструментов для сбора статистических данных;
- адаптация системы к использованию в сторонних областях, не связанных с курьерской службой.
К наиболее важным внешним угрозам стоит отнести: - рост конкуренции на рынке операционных систем для коммуникаторов;
- появление и развитие конкурирующих проектов, имеющих иное архитектурное решение.
Важно выделить и слабые стороны проекта, такие как отсутствие важной функции учета текущей плотности дорожного движения и инструментов ведения статистики.
2. К политическим, экономическим, социальным и технологическим факторам, определяющим эффективность внедрения и выявленных в результате PEST-анализа можно отнести: - общую стабилизацию политической ситуации в стране, ведущую к формированию устойчивого общества потребления.
- снижение средней цены на мобильные коммуникаторы, что позволяет внедрить систему без высоких финансовых затрат и уже в скором будущем достичь финансовой выгоды.
- увеличение влияния на имидж компании внедрения информационных технологий. Фирма, использующая систему способна в большей степени удовлетворять потребности клиентов, выполнять заказы быстрее и качественнее, с полной уверенностью того, что это будет обязательно оценено с положительной стороны.
- бурное развитие в области беспроводной коммуникации и систем обработки данных. Это создает многочисленные пути развития проекта в будущем, параллельно совершенствованию технологий.
3. Проектируемая автоматизированная информационная система позволит: - снизить удельную стоимость единицы перевезенного груза за счет уменьшения доли холостых пробегов в общем пробеге транспортных средств;
- повысить качество и точность выполнения заказов на перевозку;
- сократить затраты на персонал;
- получать актуальную отчетность по различным показателям эффективности для принятия управленческих решений.
Несмотря на то, что проект был разработан для курьерских компаний, он может успешно стать базой для создания автоматизированных информационных систем, в которых используются современные мобильные технологии и, в частности, навигация. Это могут быть системы, внедряемые в службы такси, экстренные службы.
Интересную нишу представляют для себя социальные приложения, будь то программа контроля местонахождения детей, сервис поиска достопримечательностей и планирования поездок.
Список литературы
Голощапов А. Л. Google Android. Программирование для мобильных устройств / А. Л. Голощапов. - М. : БХВ, 2010. - 670 с.
Майер Р. Android. Программирование приложений для планшетных компьютеров и смартфонов / Р. Майер. - М. : Эксмо, 2011. - 672 с.
The Android Dev Guide : The Dev Guide provides a practical introduction to developing applications for Android [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://developer.android.com/guide/index.html. - Загл. с экрана.
The Developer"s Guide [Электронный ресурс]. - Режим доступа: . - Загл. с экрана.
Global Positioning System [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.navcen.uscg.gov. - Загл. с экрана.
Грекул В. И. Проектирование информационных систем: курс лекций. Учеб. пособие для студентов вузов / В. И. Грекул, Г. Н. Денищенко, Н. Л. Коровкина. - М. : Ун-т Информ. технологий, 2005. - 304 с.
Enabling GPS programatically in Android . [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://stackoverflow.com/questions/5715257/enabling-gps-programatically-in-android. - Загл. с экрана.
General Information on GPS [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.navcen.uscg.gov. - Загл. с экрана.
Буч Г. UML. Руководство пользования / Г. Буч, Д. Рамбо, А. Джекобсон. - СПБ: Питер, 2007. - 630 с.
Гома Х. UML. Проектирование систем реального времени / Х. Гома. - М. : ДМК Пресс, 2002. - 704 с.
Грехем И. Объектно-ориентированные методы. Принципы и практика / И. Грехем. - М. : Вильямс, 2004. - 880 с.
Кьоу Дж. Объектно-ориентированное программирование / Дж. Кьоу, М. Джеанини. Учебный курс. - СПБ. : Питер, 2005. - 238 с.
Описание операционной системы Android . [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://androidu.ru/android.
OPENSTREETMAP Wiki. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://wiki.openstreetmap.org.
About CLOUDMADE. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://cloudmade.com/about.
Создание графических пользовательских интерфейсов. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://cpu.h17.ru/net/6/.
SWOT анализ и стратегическое планирование. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.swot-analysis.ru.
PEST анализ. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.marketolog.biz/index.php?pid=49.
Электробезопасность. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://electrosafety.ru/.
Электромагнитные излучения. Защита. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://emi.ucoz.com/.
СНИП 23-03-2003. Защита от шума - М. : Госстандарт России : Изд-во стандартов, 2003. - 27 с.
Томас Х. Алгоритмы: построение и анализ / Х. Томас, Ч. И. Лейзерсон, Р. Л. Ривест, К. Штайн. - М. : Вильямс, 2006. - 1296 c.
Левитин А. В. Алгоритмы: введение в разработку и анализ / А. В. Левитин. - М. : Вильямс, 2006. - 1296 c.
Аргерих Л. Профессиональное PHP программирование / Л. Аргерих, В.Чой, Д. Коггсхол. - СПБ. : Символ-Плюс, 2003 г. - 1048 с.
Виейра Р. Программирование баз данных Microsoft SQL Server 2008. Базовый курс / Р. Виейра. - М. : Вильямс, 2006. - 1296 c.
GPS/ГЛОНАСС мониторинг автотранспорта. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://monitoring-gps.ru/.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
