Разработка системы генерации туристических маршрутов

туристический маршрут информационный

ИТ - информационные технологии

ОС - операционная система

ИС - информационная система

ПК - персональный компьютер

НМА - нематериальные активы

ВЦ - вычислительный центр

ЭВМ - электронная вычислительная машина

Потребность в информации является одной из основополагающих в развитии человека и социума. Получение точной и достоверной информации до того, как она потеряет свою актуальность, всегда было основной задачей средств коммуникации, но только в последние десятилетия развитее технологий сделало реальным получение информации практически в режиме реального времени. Удешевление технологий распространения и кроссплатформенность обработки передачи мультимедиа сказалось и на восприятии традиционных источников информации. Все больше людей в качестве основного средства получения информации называют не газеты и телевидение, а Интернет.

Для современного человека Интернет теперь столь же необходим, как воздух, коммуникации или электричество. Во времена экономической нестабильности и природных катаклизмов пользователи хотят иметь возможность контролировать ситуацию. Дополнительный контроль и полное видение вопроса дают дополнительные возможности и преимущества в повседневной жизни.

Такие изменения не могут не затронуть многие сферы нашей жизни, в том числе - туризм.

Успешное функционирование фирмы на рынке туристического бизнеса практически немыслимо без использования современных информационных технологий. Специфика технологии разработки и реализации турпродукта требует таких систем, которые в кратчайшие сроки предоставляли бы сведения о доступности транспортных средств и возможностях размещения туристов, обеспечивали бы быстрое резервирование и бронирование мест, а также автоматизацию решения вспомогательных задач при предоставлении туруслуг (параллельное оформление таких документов, как билеты, счета и путеводители, обеспечение расчетной и справочной информацией). Особенно актуальны системы, позволяющие пользователю самому вносить изменения в конечный продукт, тем самым персонализируя его по своему желанию. Это достижимо при условии широкого использования в туризме современных компьютерных технологий обработки и передачи информации. Поэтому разработка специализированных информационных систем в сфере туризма в наши дни особенно актуальна [1].

Целью данной работы является автоматизация процесса формирования туристического маршрута. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

- изучение туризма как сферы деятельности;

- изучение особенностей функционирования туристических организаций;

- изучение процесса формирования туристического продукта;

- изучение аспектов использования информационных технологий в туристическом бизнесе;

- формулирование целей и задач разрабатываемой системы;

- обзор методов решения задач системы;

- обзор существующих инструментов формирования туристического продукта;

- разработка системы формирования индивидуального тура.

1. Анализ предметной области

1.1 Технико-экономическая характеристика предметной области

Характеристика туристической отрасли

Туризм - самый массовый феномен двадцатого столетия. Туризм стал одним из важнейших факторов экономики, поэтому мы рассматриваем его не просто как поездку или отдых. Это понятие намного шире и представляет собой совокупность отношений, связей и явлений, сопровождающих поездку и пребывание людей в местах, не являющихся местами их постоянного или длительного проживания и не связанных с их трудовой деятельностью.

Основное назначение туризма - знакомство с другими странами, народами, средство налаживания контактов и взаимопонимания между ними.

Определение «туризм» охватывает не только такие факторы, как путешествие и отдых, но экономику. Туризм - это также и туристические предприятия, в первую очередь деятельность туристических организаторов и посредников. Кроме туристических организаторов и посредников к туристической деятельности можно отнести и другие виды предприятий и организаций. Это могут быть различные объединения, а также транспортные компании: железнодорожные и авиационные [2].

В основе системы туризма лежат две субсистемы: субъект туризма и объект туризма. Под субъектом туризма понимается участник туристического мероприятия, или турист, который ищет возможности удовлетворения своих потребностей путем получения специфических туристических услуг. Названые услуги предоставляются объектом туризма. Под объектом туризма понимается все то, что может стать для субъекта туризма целью путешествия. Это может быть туристический регион широкой специализации со всеми его туристическими структурами [3].

Формирование туристического предложения происходит в учреждениях туристической отрасли. Туристическая отрасль включает в себя три основных компонента - туристический регион, туристическую организацию и туристическое предприятие.

Когда турист выбирает цель своего путешествия, он сравнивает между собой различные места и те услуги, которые там имеются, и выбирает из них то, что ему лучше подходит. Тот продукт, который турист заказывает и покупает, состоит из услуг, предлагаемых в данном регионе. Территория, где предлагается комплекс услуг, не обязательно имеет четко выраженные границы. Это могут быть часть региона или туристический центр, гостиница, где имеются все необходимые сооружения для организации отдыха и размещения туристов. Такая территория может охватывать какую-либо область, страну или даже группу стран, которые турист выбирает как цель своего путешествия.

Туристические организации формируют туристическую политику, создают выгодные для туризма рамочные условия и стимулируют его развитие в подведомственном районе. Такими организационными структурами являются туристические организации в виде частных или государственных структур. Они осуществляют свою деятельность на трех уровнях: федеральном, областном и городском.

Таким образом, организационные структуры, предназначенные для управления туризмом, охватывают государственные и частные организации на региональном, национальном и международном, а также частично на местном уровне. Такие организации необходимы для планирования развития туризма в регионах и странах, координации сбыта туристического продукта.

Туристические предприятия представляют собой третий важный компонент, создающий предложение внутри подсистемы «объект туризма». Услуги таких предприятий составляют основу существования туризма [3, 4].

При всем разнообразии субъектов рынка между ними устанавливаются логические взаимоотношения уровней управления и функциональных служб, которые с помощью менеджмента строятся так, чтобы достичь стратегических целей туристической отрасли. Организационная структура управления туризмом позволяет упорядочить совокупность взаимосвязанных элементов внутри туристического рынка.

Управление туристической структурой представляет собой распределение задач между структурными подразделениями и работниками, в том числе наделение их полномочиями на осуществление того или иного направления туристической деятельности или деятельности по обеспечению функционирования организации.

Организационная структура управления в сфере туризма, также как в любой другой организации, включает звенья или отделы, уровни управления и связи между ними - горизонтальные и вертикальные.

Звенья управления в туристической организации определяются ее масштабами. Крупные туристические организации разделяются на структурные подразделения, ориентированные на выполнение соответствующих функций управления. В небольших туристических организациях с малочисленным штатом управленческие звенья представлены отдельными специалистами ввиду, что объясняется их стремлением минимизировать свой штат и универсализировать функциональные обязанности своего персонала [5].

Характеристика деятельности туристических организаций

Предприятия-посредники занимают одно из важнейших мест в туристической деятельности. Это объясняется большой территориальной удаленностью между производителями и пользователями услуг, отсутствием представлений о рынке, подразумевающим, что потребитель редко знаком с предложениями страны, в которой он еще не был и необходимостью предварительного бронирования при ограниченных мощностях производителя услуг. К турпосредникам чаще всего обращаются при желании осуществить комплексное путешествие, так как они являются связующим звеном между туристом и производителем туристических услуг.

Ассортимент услуг - важнейший критерий, позволяющий различать турпосредников. На рынке туристических услуг выделяют туроператоров, турагентов и экскурсионные бюро [6].

Туроператоры представляют собой фирмы, осуществляющие деятельность по формированию, продвижению и реализации туристического продукта. Задачами персонала туроператора являются:

- планирование и составление программы туров;

- расчет стоимости туров;

- бронирование и продажа билетов;

- бронирование мест в гостиницах;

- составление программ экскурсионных и других услуг;

- инструктаж гидов и водителей;

- оформление туристической документации;

- визовое обеспечение;

- взаимодействие с турагентствами и другими организациями;

- прямая продажа турпакетов;

- заключение агентских и иных договоров;

- выполнение административных функций.

Турагенты - это фирмы, осуществляющие деятельность по продвижению и реализации туристического продукта. Основными направлениями деятельности работников турагентства являются:

- предоставление информации клиентам;

- работа с клиентами;

- бронирование и оформление билетов;

- продажа тура, маркетинг и реклама;

- работа с туроператорами;

- выполнение административных функций.

Основной задачей экскурсионного бюро является предоставление клиентам услуг гида в масштабах города, региона, страны [6, 7].

1.2 Сущность задачи формирования туристического продукта

Формирование туристического продукта туроператором подразумевает, прежде всего, формирование и координацию маршрутов и экскурсионных программ.

Разработка маршрута туроператором включает в себя следующие основные этапы [6, 7]:

- исследование туристических ресурсов по трассе маршрута;

- маркетинг рынка на туристические услуги по трассе маршрута;

- определение типа маршрута;

- построение эскизной модели маршрута;

- привязка маршрута к пунктам жизнеобеспечения;

- разработка схемы безопасности на маршруте.

При этом возникает необходимость сбора и анализа огромного количества информации. В большинстве случаев эту информацию можно разделить на следующие группы:

- характеристики объектов размещения (адреса, названия, условия размещения, условий питания);

- общая стоимость расходов с учетом транспортных издержек;

- данные о стране туристической поездки (обычаи местного населения, культурные особенности, достопримечательности, состояние окружающей природной среды, условия обмена валюты);

- условия безопасности на маршруте;

- сведения о необходимых адресах и телефонах правительственных организаций (имена, фамилии официальных лиц, посольства, консульства);

- информация о правилах въезда в страну, временного пребывания там, о таможенных требованиях.

Занимаются этим, как правило, специализированные отделы фирмы туроператора.

Результат решения этой задачи служит исходными данными для определения и конкретизации перечня возможных туристических услуг, оказываемых в ходе туристического путешествия, и формирования конечного продукта. Конечный продукт содержит [8]:

- маршрут путешествия;

- продолжительность пребывания в каждом пункте маршрута;

- перечень туристических предприятий, предоставляющих услуги;

- период предоставления услуг каждым предприятием;

- состав экскурсий и список достопримечательностей;

- перечень туристических походов, прогулок;

- комплекс досуговых мероприятий;

- количество туристов, участвующих в путешествии;

- виды транспорта для внутренних перевозок;

- указания о необходимости гидов, экскурсоводов, инструкторов, переводчиков, а также потребности в их подготовке;

- необходимое количество транспортных средств.

1.3 Актуальность применения информационных технологий

Основным направлением деятельности туристической организации является процесс разработки и продвижения туристического продукта на рынок. Процесс разработки нового туристического продукта является наиболее ответственным, поэтому именно этот этап нуждается в создании программного продукта, обеспечивающего информационную поддержку процесса принятия решения. Для принятия решения наиболее важным является быстрота процесса принятия решения, а также обоснованность выбора маршрута и транспортных средств.

Для этого необходимо создание модели, позволяющей варьировать возможные варианты маршрутов и просчитывать наиболее выгодные.

Применение компьютерных технологии в туристическом процессе ускоряет циклы управления, обеспечивает рост интеллектуальных возможностей всей системы управления, улучшает качество управления за счет использования баз данных и возможности прогноза принимаемых решений.

Особенно актуальным использование информационных технологий является с точки зрения разработки индивидуального тура, а также формирования туристического продукта в малых организациях, где зачастую данная задача целиком возлагается на одного человека. Если в крупных фирмах вопросами формирования тура занимаются специализированные отделы, то сложность обработки аналогичного массива информации для отдельного лица очевидна. Поэтому, при разработке информационных системы организации туристической поездки, необходимо выстроить взаимосвязь компонентов и информационных потоков оптимально для координирования одним человеком [9].

На сегодняшний день в туризме используется достаточно много новейших компьютерных технологий, например, глобальные компьютерные системы резервирования, интегрированные коммуникационные сети, системы мультимедиа, Smart Cards, информационные системы менеджмента и другие. В туристический рынок активно внедряется электронная коммерция. Электронные туристические офисы, позволяют любому владельцу кредитной карты приобрести тур, забронировать место на самолет или в отеле, приобрести билеты и заказать напрокат автомобиль. По оценкам немецких экспертов, около 25 % всех продаж турпродукта может в ближайшем будущем реализовываться через электронную коммерцию. Компьютерные системы резервирования позволили ускорить процесс резервирования авиабилетов и осуществить его в режиме реального времени. В результате этого повысилось качество сервисных услуг за счет уменьшения времени обслуживания клиентов, увеличения объемов и разнообразия предлагаемых услуг, а также появились возможности обеспечения оптимизации загрузки авиалайнеров, реализации стратегии гибкого ценообразования, применения новых управленческих методов [1, 10].

Электронные каталоги позволяют виртуально путешествовать по предлагаемым маршрутам, просматривать эти маршруты в активном режиме, получать информацию о стране, объектах по трассе маршрута, данные о гостиницах и других средствах размещения, а также о законодательстве в сфере туризма. Клиент может спланировать программу тура, выбрать его по заданным оптимальным параметрам.

Тем не менее, большинство этих сервисов не предусматривает достаточной степени интерактивности. В условиях современного мира, возможность в реальном времени получать достоверную и актуальную информацию является основополагающим фактором успеха. Темпы жизни современного мира значительно превышают те, что были сто, пятьдесят и даже десять лет назад.

Учет местоположения - один из главных факторов предоставления услуг пользователям в контексте их потенциальных потребностей. Аналитики считают, что большинство наших активностей локализовано: мы ищем ближайшие магазины, турфирмы и расписания общественного транспорта. Благодаря геолокационным технологиям, смартфоны знают, где мы находимся и приложения обязательно будут использовать эту информацию. Эта технология стремится предоставить средства и возможности, максимально отвечающие конкретному контексту пользователя, предлагая более «осмысленный» сервис, чем обычные, типовые услуги [11].

Таким образом, можно выделить ряд функций, которые на данные момент не предоставляются или предоставляются частично в туристических сервисах, но могли бы существенно повысить качество их работы:

1) Интерактивное изменение маршрута в реальном времени. Предоставление возможности формировать маршрут с учетом изменяющихся внешних условий или по собственному желанию, позволяет максимально точно следовать пожеланиям клиента.

2) Отслеживание местоположения пользователя. Навигация пользователя в режиме реального времени позволяет более полно оценивать актуальность предоставляемой пользователю информации о маршруте.

3) Расчет общего времени маршрута и его этапов. Такая возможность позволяет организовать наиболее эффективное управление временем пользователя.

4) Интерактивное внесение в общую базу данных достопримечательностей или интересных с точки зрения пользователя мест. Такую возможность предоставляют некоторые социальные сети, такие как Foursquare, однако и в туристических системах она была бы безусловно полезной.

1.4 Постановка задачи

Цель и назначение создаваемой системы

Информационной системы индивидуальной организации туристической поездки должна предоставлять пользователю возможности сбора и анализа информации, сопоставимые с возможностями турбюро в этой области. Система носит справочный характер, поэтому не включает встроенный функционал интерактивного бронирования туров каких-либо туроператоров, авиабилетов, билетов на мероприятия, номеров в гостиницах и прочие подобные услуги. Однако в рамках информирования пользователя, она должна своевременно предоставлять актуальную и достоверную информацию о возможности таковых действий, местоположение точек предоставления этих услуг. В целом система должна предоставлять пользователю весь объем информации, необходимый для того, чтобы он мог принимать решения о своих дальнейших действиях.

Целью создания информационной системы индивидуальной организации туристической поездки является [12]:

- ускорение сбора, обработки, анализа и передачи информации пользователю;

- увеличение достоверности и актуальности предоставляемой информации;

- оптимизация процесса формирования туристического маршрута;

- улучшение качества принимаемых решений.

Назначением разрабатываемой системы является:

- автоматизация процесса получения и первичного анализа данных для их последующей классификации;

- обеспечение централизованного хранения информации в базе данных;

- автоматизация процесса обработки или вторичного анализа данных в соответствии с запросами пользователя и выдача расчетов.

Требования к функциям системы

Разрабатываемая система должна отвечать потребностям пользователя и выполнять следующие функции [13]:

1) Определение географического положения и навигация пользователя.

2) Составление маршрута. Система должна получать, обрабатывать и хранить данные о местах пребывания пользователя.

3) Расчет маршрута. При расчете должны учитываться такие параметры как расстояние до указанных точек и предполагаемое время прибытия.

4) Организация расписания маршрута. Система должна уведомлять пользователя о следующем пункте его расписания, исходя из текущего времени.

5) Получение общей информации о месте пребывания, достопримечательностях и туристических объектах.

6) Получение данных о транспортном сообщении.

7) Внесение в базу собственных данных о туристических объектах.

Алгоритм решения задачи формирования тура

В общем виде алгоритм решения задачи представлен на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 - Общая функциональная модель процесса формирования туристического маршрута

Входными данными являются адрес локации, время ее посещения, описание, включающее предполагаемый комплекс досуговых мероприятий, базовая навигационная информация и информация о стоимости услуг на маршруте. Результатом обработки данной информации является туристический продукт, содержащий расписание поездки, навигационную информацию и данные о посещаемых объектах.

Более подробно процесс представлен на рис. 1.2.

Рисунок 1.2 - Декомпозиция функциональной модели процесса формирования туристического маршрута

Процесс формирования тура можно разделить на следующие этапы [13, 14]:

1) Составление расписания. На данном этапе производится обработка таких данных, как адрес локации, ее описание и время пребывания пользователя в данной локации. Результатом является список событий, назначенных на конкретное время, представленный в виде расписания.

2) Привязка расписания к карте. На данном этапе производится наложение расписание на карту - привязка указанных адресов к конкретным координатам, к графическому отображению их и взаимосвязей между ними на карте. Результатом является маршрут поездки.

3) Расчет расстояния. На данном этапе производится расчет расстояния между локациями маршрута с помощью их координат, а также расчет суммарной протяженности маршрута.

4) Расчет затрат. На этом этапе производится расчет затрат, учитывающий стоимость транспортных услуг для маршрута данной протяженности.

5) Формирование туристического продукта. Производится формирование конечного продукта, предоставляемого пользователю.

1.5 Анализ существующих разработок

Существует ряд сервисов, близких по набору предоставляемых услуг к тому, что подразумевает разрабатываемая система:

1) Мобильное приложение GoogleMaps.

Это одно из самых популярных приложений. Оно предлагает GPS_подобный сервис определения местоположения пользователя, для использования которого не требуется в обязательном порядке наличие приемника GPS. В случае возможности определяется GPS-местоположение мобильного устройства. Эта информация дополняется данными, поставляемыми специальным программным обеспечением, определяющим ближайшие беспроводные сети и узлы сотовой связи (базовые станции). При рассмотрении узлов связи программным обеспечением применяется метод триангуляции с учетом поступления сигналов различной силы от различных узлов базовых станций и их местоположения (данная информация извлекается из соответствующей онлайн базы данных). При рассмотрении беспроводных сетей выявляются близлежащие точки беспроводного доступа к Интернету по технологии Wi-Fi и их местоположение (данная информация также извлекается из соответствующей онлайн базы данных). Эти методы применяются в следующей очередности [15]:

- GPS-сервис;

- Wi-Fi-сервис;

- сервис на основе узлов сотовой связи.

Приложение поддерживает отображение дорожного трафика, что позволяет выбирать более оптимальный маршрут. Так же находясь в поездке, в чужом городе, с помощью карт Google для мобильных устройств, можно прокладывать пешие маршруты для осмотра достопримечательностей.

Любую точку на карте можно перенести в «Избранное», узнать адрес, телефон, а также отправить координаты другому пользователю, отметиться на местности, проложить маршрут.

Прочие основные возможности, предоставляемые сервисом Google Maps [15, 16]:

- наличие навигатора с пошаговыми голосовыми подсказками, с голосовым поиском, с указанием автомобильных пробок, с возможностью использования спутниковых карт;

- предоставление информации о компаниях;

- наличие локатора, позволяющего узнать, где находятся друзья пользователя и сообщить им о себе;

- наличие различных картографических слоев позволяющих отображать элементы окружения, такие как театры и достопримечательности.

2) Мобильное приложение Travel Guide от Tourist Eye.

Сервис Tourist Eye содержит большую коллекцию отзывов, записей, комментариев, советов путешественников об отдыхе. Он поддерживает операционные системы мобильных телефонов, других устройств на платформах популярных iPhone и Android.

Сервис Tourist Eye является «социальным туристическим путеводителем», что означает возможность делиться мнением для туристов на всех стадиях, этапах предполагаемого отдыха - поиска вариантов отдыха, планирования путешествия и самого тура, создавая тем самым онлайн-путеводитель. Сервис позволяет планировать путешествия с использованием онлайн и оффлайн карт [17].

3) Мобильное прилолжение Redigo.

Приложение Redigo содержит всю основную информацию, необходимую путешественнику: информационная справка о городе, включающая указание языков, на которых там изъясняются, валюты, времени, за которое туда можно добраться, стоимости мобильной связи, разницы во времени и некоторых других важных нюансов, о которых стоит знать, прежде чем отправиться в незнакомое место. Кроме обширной информационной базы, предоставляет ежедневно обновляемую подборку и сравнение ценовых предложений авиабилетов, гостиниц и туров [18].

Кроме необходимой путешественнику основной информации, в Redigo существует раздел «Места», с помощью которого пользователь может узнать историю достопримечательностей выбранного места [19].

4) Мобильное приложение Every Trail.

Сервис является глобальной платформой для пополнения информацией о всевозможных путешествиях в удобную форму для дальнейшего использования. Пользователь может по поиску найти нужный город, страну, достопримечательность и многое узнать о нем от людей, которые там побывали, прочитав их отзывы, посмотрев фотографии и карты.

Приложение предоставляет следующие возможности [20]:

- отслеживание маршрута по карте с помощью GPS;

- просмотр данных о продвижении (расстояние, скорость и т.д.);

- поиск туристических объектов в ближайшем окружении;

- добавление собственные туристических объектов;

- прослушивание аудиогидов.

1.6 Обоснование проектных решений

Техническое обеспечение

Разработку предполагаемой информационной системы на данный момент целесообразно проводить мобильного устройства. На данный момент они являются наиболее простым и распространенным способом доступа к Интернет-ресурсам и информации. Для современного потребителя своевременный доступ к актуальной и достоверной информации очень важен. Спрос на мобильные устройства растет, следовательно, они наиболее окупаемы с экономической точки зрения.

Согласно информации от фирмы Canalys, занимающейся исследованием рынка, 2011 год стал первым, когда поставки смартфонов опередили поставки персональных компьютеров. Продавцы отгрузили в общей сложности 158,5 млн. смартфонов за четвёртый квартал, что на 57 % больше по сравнению с аналогичным кварталом 2010 года, когда было отгружено 101,2 млн. устройств. Общее количество поставленных устройств за весь 2011 год достигло 487,7 млн. единиц, увеличив тем самым объём поставки на 63 % по сравнению с 2010 годом, когда на рынок попало 299,7 млн. устройств [21].

Рынок персональных компьютеров вырос только на 15%, достигнув 414,6 млн. единиц, поставленных в 2011 году. В число ПК так же включены планшеты, чей объём поставки увеличился на 274 %, что, тем не менее, позволило им составить всего 15% от общего числа отгруженных ПК за прошлый год. Canalys так же ожидает, что рост рынка смартфонов должен несколько замедлиться в 2012 году [21, 22].

Год назад аналитики компании IDC прогнозировали, что новая доминирующая платформа ИТ-отрасли, построенная на технологиях мобильных устройств, начнет превращаться в магистральное направление. Сегодня расходы на эти технологии растут примерно на 18 % в год и ожидается, что они принесут не менее 80% общего роста ИТ-расходов в период до 2020 г.

В целом IDC прогнозирует, что мировые ИТ-расходы в 2012 г. вырастут на 6,9 % и составят 1,8 трлн. долларов. До 20 % этой суммы принесут технологии, которые меняют лицо ИТ-отрасли - смартфоны, планшеты, сети мобильной связи, социальные сети и аналитика «больших данных» [23, 24].

Таким образом, для достижения наибольшей экономической конкурентоспособности разрабатываемой системы, необходимо ориентировать ее на наиболее популярные платформы.

Другим немаловажным фактором является мобильность такого устройства. Так как система предполагает определение текущего местоположения пользователя с учетом его постоянного перемещения, устройство должно обладать доступом в Интернет и встроенным геолокационным оборудованием, то есть GPS-приемником, а также возможностью взаимодействия с базами данных.

Оптимальным решением в данном случае будет смартфон, либо планшет. Учитывая требования к функциям системы, а также предполагаемую операционную систему, описанную далее в пункте 1.6.2, целесообразно предъявить следующие минимальные системные требования [25]:

- тактовая частота процессора 1 ГГЦ;

- оперативная память 512Мб RAM;

- диагональ дисплея от 3.5 дюймов и выше.

Программное обеспечение

Выбирая программную платформу будущей системы необходимо ориентироваться ее распространенность и экономическую обоснованность решения. Наиболее популярными платформами, используемыми в мобильных устройствах являются операционные системы Android, iOS и Windows.

Экспансия операционной системы Android, происходящая благодаря усилиям Google и поддержке производителей мобильных устройств, привела к снижению стоимости смартфонов, дала толчок для иной модели потребления устройств, привлекла новую аудиторию. Согласно исследованию компании J'son & Partners Consulting, в 2010 году рынок Android в России показал очень хорошие темпы роста - 26 % [26].

Согласно последним данным IDC Worldwide Mobile Phone Tracker, в которых учитываются продажи смартфонов по всему миру по итогам первого квартала 2012 года, Android является безусловным фаворитом на рынке. Мобильная платформа Google установлена на 59 % продаваемых в мире смартфонов, при том, что год назад её доля составляла 36,1 %. Следующей по популярности после Android является Apple iOS, у которой 23 % от продаваемых смартфонов, хотя год назад ее доля составляла 18,3 %. Доля Symbian от Nokia стремительно падает: с 26 % в первом квартале 2011 года до 6,8 % в первом квартале 2012 года [27].

Мобильная платформа Microsoft Windows Mobile также показывает негативный результат: несмотря на количественный рост продаж WIndows-устройств, её доля на продаваемых смартфонах за год упала с 2,6 % до 2,2 %. У BlackBerry OS доля снизилась вдвое: с 13,6 % до 6,4 %. Количество продаваемых других Linux-смартфонов немного выросло благодаря платформе Samsung Bada, но доля тоже упала с 3,1 % до 2,3 % [28].

Наглядно статистика продаж мобильных устройств, использующих различные операционные системы, показана на рис. 1.3.

Рисунок 1.3 - Структура продаж мобильных устройств по используемой ОС

Таким образом, на основе всех вышеуказанных факторов, наиболее приемлемой для разработки платформой можно считать операционную систему Android. Ее высокая популярность и распространенность гарантирует окупаемость приложений, а лицензия GPLv2 подразумевает ее свободное распространение, что существенно уменьшает затраты на этапе разработки. Возможность создавать приложения на языках HTML, JavaScript, Java также является немаловажным фактом.

Что касается версии операционной системы, для ее выбора необходимо рассмотреть статистику и динамику версий для всех Android-устройств. Согласно данным, собранным Google по посещениям Android Market в первой половине марта 2011 года, версии 2.1, 2.2 и 2.3 использовались на 92 % от общего числа Android-устройств.

Планшеты на версиях 3.0 и 3.1 составляли на этом этапе всего 0,2 % рынка. Увеличение доли Android 2.x привело к тому, что Android 1.5 на март 2011 года используется только на 3 % всех Android-устройств, а Android 1.6 - на 4,8 % [29].

Статистика распределения версий Android в общей структуре продаж устройств для этой ОС на март 2011 года наглядно отображена на рис. 1.4.

Рисунок 1.4 - Структура продаж мобильных устройств по версиям ОС Android в марте 2011 года

За год, тем не менее, ситуация существенно изменилась - по данным Google на 5 марта 2012 года Android 2.3.3 используется уже на 62% устройств, тогда как доля Android 2.2 сократилась почти втрое. Android 4.0, вышедший в октябре 2011 года и предполагавшийся как консолидирующий Honeycomb и «обычный» Android в единую версию, что позволило бы избежать дальнейшей фрагментации рынка, пока занимает на рынке Android-устройств не более 2% от общей доли. Связано это с низкой энергоэффективностью, а также высокими требованиями к аппаратной части смартфонов и планшетов у последних версий Android. К примеру, для обеспечения адекватной скорости работы Android 4.0 необходим двухядерный процессор и не менее 1 ГБ оперативной памяти [30].

Более наглядно распределение версий Android в общей структуре продаж устройств, поддерживающих эту ОС по данным на март 2012 года представлено на рис. 1.5.

Рисунок 1.5 - Структура продаж мобильных устройств по версиям ОС Android в марте 2012

Из приведенных данных видно, что несмотря на растущую популярность версии Android 2.3, версия 2.2 все еще занимает значительный сегмент рынка. Учитывая совместимость приложений ранних версий с более поздними, целесообразно будет разрабатывать приложение принимая версию Android 2.2 за основную [31].

Технологическое обеспечение

В качестве языка программирования для разрабатываемой системы будут использоваться языки HTML и JavaScript. JavaScript - это небольшой, лёгкий, объектно-ориентированный, кроссплатформенный скриптовый язык. Использование данных языков позволяет при необходимости легко осуществить перенос системы на другую операционную систему [32].

В качестве базы данных Android использует встраиваемую SQLite. SQLite очень быстрая база, поэтому ее использование на мобильной платформе не приводит к резкому уменьшению производительности [33].

В качестве среды разработки предполагается использовать Eclipse. Eclipse - свободная интегрированная среда разработки модульных кроссплатформенных приложений. Гибкость Eclipse обеспечивается за счёт подключаемых модулей, в частности, используемым для разработки программ на Java, Eclipse JDT (Java Development Tools) . Одно из преимуществ Eclipse в том, что она написана на Java, потому является платформо-независимым продуктом [34].

Подсистема обработки и визуализации данных должна обеспечивать удобный для конечного пользователя интерфейс, отвечающий следующим требованиям [35]:

- наличие локализованного интерфейса пользователя;

- использование шрифта Tahoma в качестве основного шрифта информационной системы;

- размер шрифта - от 10 до 16, в зависимости от места применения;

- цветовая палитра: серый фон записей, белый и серый цвет шрифта записей, зеленый цвет заголовков.

Для организации обмена данных между приложением на мобильном устройстве и внешними серверами баз данных необходимо использовать протоколы обмена данными прикладного уровня HTTP/HTPS.

Также необходимо учесть, что для выполнения заявленных функций информационной системы по определению местоположения и навигации, необходимо использование технологии GPS [36].

2 Проектирование информационной системы

2.1 Техническое обеспечение задачи

Модель информационных потоков системы и ее описание.

Основные информационные потоки для разрабатываемой ИС представлены на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 - Модель информационных потоков системы генерации маршрутов

Пользователь получает информацию из системы посредством запросов, а также осуществляет ввод новой информации в систему. Предоставление геоданных сервисом API Яндекс.Карт производится по запросу из системы, который, в свою очередь инициируется запросом пользователем карты с маршрутом, адресованным соответствующему модулю.

Вводимая информация представляет собой описание туристических объектов, включающее планируемое время посещение, а также запрос, который представляет собой комплекс параметров, уточняющих, что именно хочет получить пользователь.

Пользователь получает такую информацию, как:

- карта с наложенным на нее маршрутом;

- данные выбранных локаций;

- список локаций;

- лист маршрута, содержащий полный список всех локаций, входящих в данный маршрут и время их посещения;

- данные о расстоянии между выбранными локациями.

Более подробно система показана на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 - Декомпозиция модели информационных потоков системы генерации маршрутов

Для получения маршрутного листа пользователь отправляет в систему запрос, который обрабатывается модулем маршрутов.

Список локаций и их параметры предоставляются модулем локаций.

Модуль карт обеспечивает построение и отображение маршрута на карте, а также расчет расстояния между локациями.

Модуль маршрутов осуществляет взаимодействие с базой данных маршрутов, как показано на рис. 2.3.

Рисунок 2.3 - Модель информационных потоков модуля маршрутов

По запросу пользователя осуществляется формирование и изменение маршрутного листа. По запросам других модулей, база данных маршрутов так же предоставляет актуальную таблицу маршрутов, в частности - для отображения текущего маршрута на карте.

Список локаций данного маршрута и их параметры предоставляются модулем локаций, путем взаимодействия с базой данных согласно запросам пользователя и других модулей.

Принцип работы модуля локаций и его взаимодействия с базой данных представлен на рис. 2.4.

Рисунок 2.4 - Модель информационных потоков модуля локаций

Модуль локаций также позволяет осуществлять изменение данных локаций - их названий, описаний и координат - на основе запросов и информации пользователя и данных геокодирования, таких как адрес и координаты.

Исходящими данными в этом случае является список локаций текущего маршрута и их координат, а также данные локаций.

Модуль карт предназначен для отображения маршрута в графическом виде, а также расчета расстояния между локациями маршрута на базе данных геокодирования, и списков маршрутов.

Более подробно работа модуля карт и его информационные потоки показаны на рис. 2.5.

Рисунок 2.5 - Модель информационных потоков модуля карт

Пользователь производит запрос построения карты, после чего модуль запрашивает актуальную информацию по маршруту из баз данных локаций и маршрутов, осуществляет построение карты и наложение маршрута средствами API Яндекс.Карт. Далее, по запросу пользователя может быть отражено расстояние между локациями актуального маршрута [37, 38].

Физическая схема взаимодействия частей системы

Разработанный программный комплекс базируется на таких аппаратных частях как клиент, сервер и службы определения местоположения. Структура программного комплекса и принцип взаимодействия его элементов наглядно представлен на рис. 2.6.

Рисунок 2.6 - Функциональная схема системы генерации туристических маршрутов

Клиентом является устройство, на котором установлено клиентское приложение и GPS-приемник. Клиент обрабатывает информацию, поставляемую ему пользователем, осуществляет коммуникацию между пользователем и внешними географическими сервисами, преобразует и отображает получаемую информацию в удобном для пользователя виде.

Сервер является независимым внешним устройством, предоставляющим функционал API Яндекс.Карт. Сервер предназначен для получения и обработки запросов клиента, предоставления данных геокодирования и функций построения карт. API Яндекс.Карт содержат инструменты для автоматического преобразования координат точки из одной координаты системы в другую и создания пользовательских систем координат [39].

С помощью JavaScript API Яндекс.Карт можно также определить предположительное местоположение пользователя по его IP адресу [40].

Так как программный комплекс ориентирован на мобильное использование, предусматривающее отслеживание местоположения пользователя в реальном времени, взаимодействие между клиентом и сервером должно осуществляться по беспроводным каналам связи: Wi-Fi, GPRS, протоколы уровня технологии 3G или аналогичные. Пропускная способность канала для обеспечения оперативного отклика должна составлять не менее 128 Кбит/с. Запрос непосредственно к серверу осуществляется по протоколу TCP / IP [41].

Протокол GPRS прозрачен для TCP/IP, поэтому не требует дополнительных действий пользователя по его интеграции. Пакеты могут иметь формат IP или X.25, при этом не имеет значения, какие протоколы используются поверх IP, поэтому есть возможность использования любых стандартных протоколов транспортного и прикладного уровней, применяемых в Интернете (TCP, UDP, HTTP, HTTPS, SSL, POP3, XMPP) [42].

К вспомогательным сервисам относятся GPS-спутники и базовые станции GSM. Взаимодействие с ними осуществляется по протоколам GSM и GPS.

Данные сервисы являются ключевым элементом в процессе определения местоположения устройства.

Основными методами в этом случае являются триангуляция местоположения телефона базовыми станциями и использование глобальной системы позиционирования.

В первом случае точность определения местоположения зависит от количества базовых станций. Координаты вычисляются на основе знания расположения и радиуса ячеек сотовой сети, в которых мобильные телефоны обслуживаются конкретной базовой станцией. Для более точного определения используются дополнительные методики, такие как измерение и сравнение интервалов времени прохождения сигнала от нескольких станций до клиентского устройства и от устройства до станций.

Во втором случае система преобразует параметры специализированной орбитальной модели, описывающей перемещение спутника и заданной для конкретной системы спутникового определения местоположения в параметры общей орбитальной модели, описывающей перемещение спутника. Определение местоположения может быть выполнено автономно, на основе GPS - в этом случае приемник GPS принимает сигналы из спутников GPS и вычисляет по этим сигналам свое местоположение без какой-либо дополнительной информации из других источников. Также местоположение может определяться на основе GPS с помощью сети базовых станций - в этом случае системы мобильной связи предоставляют вспомогательные данные, такие как положение спутников и временная информация, которые передаются в приемник GPS для улучшения его работы [43].

2.2 Информационное обеспечение задачи

Выбор средств управления данными

Разрабатываемая система предполагает взаимодействие между клиентским устройством и сервером базы данных API Яндекс.Карт. Так как API Карт является собственностью ООО «Яндекс», параметры серверов конфиденциальны и не подлежат разглашению. Тем не менее, так как взаимодействие с ними ведется с помощью обычных HTTP-запросов, в данном случае не требуется каких-либо специфических средств обработки и хранения получаемой информации.

Клиентское устройств, представляет собой мобильное устройство Android. В Android есть несколько способов хранения данных [33, 44]:

1) Preferences - настройки. Этот способ используется для сохранения настроек программ, таких как размер шрифта, оформление, подсветка экрана, и является узконаправленным, не позволяя хранить данные геокодирования или произвольную текстовую информацию.

2) Обычные файлы - внутренние и внешние (на SD-карте). Этот способ позволяет хранить достаточно большие объемы произвольных данных. Тем не менее, осуществление доступа к подобным данным является затруднительным, так как требует установления дополнительных разрешений для приложения, разработки пользовательских методов индексации и корректного получения информации.

3) SQLite - встроенная база данных. SQLite не является отдельно работающим процессом, с которым взаимодействует программа, а предоставляет библиотеку, с которой программа компонуется. В качестве протокола обмена используются вызовы функций библиотеки SQLite. Такой подход уменьшает накладные расходы, время отклика и упрощает программу. SQLite хранит всю базу данных (включая определения, таблицы, индексы и данные) в единственном стандартном файле.

Помимо скорости и эффективности у SQLite есть ряд других преимуществ, которые делают её идеальным решением для многих задач. Так как база данных SQLite по сути своей - обычные файлы, нет ни какой необходимости в дополнительных средствах администрирования требующих много времени на создание сложной структуры прав доступа для защиты пользовательских баз данных. Всё это уже автоматически поддерживается организацией прав доступа в самой файловой системе, это также подразумевает (в области ограничения пространства), что не требуется ни каких специальных правил для отслеживания заполнения дискового пространства пользователем. Преимущество для пользователей в том, что есть возможность создать такое количество баз данных, какое они себе пожелают и поддерживать полный контроль над всеми этими базами данных. Факт, что база данных - это единственный файл, делает её легко переносимой. SQLite и устраняет необходимость в запуске дополнительных служебных процессов, которые могли бы занимать значительное количество памяти и других ресурсов, даже в случае умеренного использования базы данных [45].

Проектирование базы данных

База данных состоит из шести таблиц: «Маршруты», «Карта маршрутов» «Цели», «Локации», «Типы» и «Карта типов».

Более подробно взаимосвязь между элементами базы данных представлена на рис. 2.7.

Рисунок 2.7 - Модель базы данных информационной системы

Таблица «Цели» связана с таблицей «Маршруты» ключевым полем «ID маршрута». Каждая цель уникальна и связана только с одним маршрутом.

Таблица «Карта маршрутов» позволяет задать конкретную дату для каждого маршрута. При этом нужно учесть, что для одной даты может быть использовано несколько вариантов маршрутов и какой-либо вариант маршрута может использоваться неоднократно, в разные дни. Таким образом, первичными ключами в данной таблице будут являться поля «ID маршрута» и «Дата».

Таблицы «Цели» и «Локации» связаны через ключевое поле «ID локации». Каждая локация уникальна, но может быть привязана к множеству целей.

Таблица «Карта типов» осуществляет взаимосвязь между таблицами «Локации» и «Типы». Она позволяет привязать к каждой локации некоторое количество типов, характеризующих ее, например - магазин, библиотека, спортзал и т.д. Таким образом, множество локаций можно объединить в группы по общему признаку, для упрощения поиска по ним.

Описанная структура позволяет впоследствии оперативно вносить изменения и добавлять новые модули к приложению, без существенного вмешательства в данные базы, уменьшая риск потери информации и упрощая процедуры доступа к имеющейся информации для новых модулей [46].

2.3 Математическое обеспечение задачи

Триангуляция базовыми станциями

Для определения положения радиопередающего устройства могут быть использованы три основных параметра радиосигналов: их амплитуда в месте приема, направление прихода и время задержки при распространении.

Амплитуда принимаемых сигналов способна характеризовать расстояние между передатчиком и приемником. Однако на практике уровень сигналов мобильного телефона в месте приема зависит от столь большого числа причин, что в большинстве случаев не может обеспечить требуемую точность определения места и используется в качестве вспомогательного параметра.

Направление прихода сигналов может автоматически определяться, например, по различию фаз сигналов на элементах антенной решетки, установленной на базовой станции сотовой сети. Пересечение сигналов из двух или большего числа мест обеспечивает с определенной точностью определение положения мобильного телефона.

Задержка сигналов при распространении может быть также использована при решении задачи позиционирования. При точно известном моменте времени передачи радиосигналов, измеряя время их прихода в приемник базовой станции, можно вычислить расстояние от мобильного телефона до базовой станции при условии жесткой временной синхронизации всех элементов системы. Именно эта технология позиционирования сотовых телефонов легла в основу большинства применяемых в настоящее время систем определения местоположения.

В специализированных системах при определенном дооснащении базовых станций специальной аппаратурой может быть реализовано позиционирование абонентов сети, основанное на классических методах радиопеленгации [47].

Метод направления прихода сигналов

При реализации угломерного метода измеряемыми параметрами являются углы направления прихода сигнала от станции к телефону относительно линии, соединяющей две сотовые станции сети.

Для определения направления прихода сигналов сотовых телефонов используются фазированные антенные решетки, устанавливаемые на базовых станциях сети и подключаемые к существующему оборудованию системы связи. Нахождение местоположения абонента осуществляется при приеме сигналов его мобильного телефона хотя бы двумя приемниками. В случае если сигнал получен только одним приемником, для определения местоположения может использоваться дополнительная информация на основе оценки амплитуды сигнала [48].

К числу достоинств данного метода относится независимость работы станций, каждая из которых дает информацию об азимуте мобильного телефона. При этом все необходимые калибровки приемников для компенсации разброса их параметров, влияния изменений температуры и т. п. локальны для каждой станции и не налагают дополнительных требований на всю сеть. Однако для достижения требуемой точности необходимо определение пеленгов с весьма малой погрешностью.

Погрешность определения положения абонента относительно его истинного местонахождения у_n составляет:

,(2.1)

где у_б - погрешность определения углов, град;

D_д - величина расстояния между базовыми станциями, м;

б₁ и б₂ - углы направления прихода сигнала от станций относительно линии, соединяющей две сотовые станции сети, град.

Минимальная погрешность достигается при сумме углов б₁ и б₂, равной 90° и может быть рассчитана [49]:

.(2.2)

Дальномерный метод

При реализации дальномерного метода измеряемыми параметрами являются временные задержки распространения сигнала радиотелефона абонента не менее чем до двух сотовых станций сети относительно их временных шкал, которые должны быть синхронизированы между собой, а рассчитываемыми параметрами - дальности от сотовых станций до места расположения абонента [50, 51]: