一种基于区块链实现城市实时交通系统及方法与流程

本发明属于城市实时交通技术领域，尤其涉及一种基于区块链实现城市实时交通系统及方法。

背景技术：

在城镇化日益加快的今天，大量的农村人口涌入城市，城市的人口越来越多，再加上如今人们生活水平的提高，有车家庭的比例逐年增多，同时带来的城市交通问题成为了人们出门的最大障碍。如何及时避开拥堵的路段，查看自己到目的地之间路程的行车流量及拥堵情况，现国内做的比较好的有高德地图、百度地图等，通过高德地图等应用，车主可以及时的了解一下路段的拥堵情况，但这同时也给车主带来了个人隐私问题，如车主下载了地图app，每次导航或查询路段拥挤情况时，地图会记录你的行车轨迹，并会给你推送附近的商店，这无疑之中是将用户的位置信息泄露给店家，还带来许多垃圾推送消息。在许多案件中，警察追踪一辆车需要调用许多监控，前提是在安装了监控设备的情况下，这样的追踪需要大量的人力和设备。此外，超速一直是一种不可避免的事，在无监控的地方，很多司机都会有意识的加速，这导致很多不幸的事情发生。

综上所述，现有技术存在的问题是：各地图开发商因利益问题，存在将用户的位置信息泄露给店家，并给用户推送许多垃圾推送消息，造成用户隐私泄露和经常带来不必要的骚扰；另外由于目前采用摄像头的摄像记录方式，车辆追踪需要大量的人力和设备，导致成本高、效率低。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于区块链实现城市实时交通系统及方法。

本发明实现了两种城市实时交通系统及方法，分别是这样实现的，第一种：基于公有链的区块链实现隐私保护的城市实时交通系统，所述基于公有链的区块链实现隐私保护的城市实时交通系统包括：系统中心模块、城市车辆、记录员模块。

进一步，所述系统中心模块包括前端接收系统和后台数据处理系统；前端接收系统负责车辆发送过来的数据并排列该数据，并按一定方式发送给每个记录员。后台处理系统处理记录员提交的记录，如过滤、判断该条记录是否正确等工作，然后根据该条记录的正确情况给予该记录员工作情况进行记录，最后记录某些记录员的工作情况。

本系统的另一目的在于提供一种所述基于公有链的区块链实现隐私保护的城市实时交通系统及方法，所述基于公有链的区块链实现隐私保护的城市实时交通方法包括以下步骤：

汽车出厂时，安装车载app；

汽车的标识符由app产生，每隔半小时，汽车标识符自动更新一次；当汽车启动状态下，会每隔一分钟发送一条信息给系统；

“记录员”首先需要在系统中注册，注册完成后，每个“记录员”有自己专属“邮箱”，“邮箱”用于接收数据；系统收集所有辆车发送的信息复制若干份，分别发送给每个“记录员”的邮箱里，“记录员”每隔一分钟从自己的邮箱中取出数据，进行处理；

进一步，所述“记录员”每隔一分钟从自己的邮箱中取出数据，进行处理，处理方式为：先查看当前该条信息中汽车的标识符current，再查询该次从邮箱中取出的数据中，有多少条车辆发送的信息中包含该汽车标识符；

未超过6条信息中有汽车标识符则，标记信息为无效信息；

超过6条，则“记录员”立即把自己的id与该条信息的标识符current与自己“记录本”中的最新一条记录的标识符record和记录员idrecord与查找到其他6条信息的标识符发送给系统，即：记录员idcurrent|记录员idrecord|标识符current|标识符record|标识符1|标识符2|标识符3|标识符4|标识符5|标识符6，并等待系统发送记录。

当系统同时接收到多个记录员发送来的记录时，系统自动排序，将第一条记录按原格式发送，当系统收到有6个记录员返回正确时，发送第二条记录，第二条记录中的记录员idrecord、标识符record改为第一条记录中的记录员idcurrent、标识符current，再发送给所有记录员，后面发送的记录中的记录员idrecord、标识符record依次改为上一条记录，即current-1条中的记录员idcurrent、标识符current；

当系统检测到某一个“记录员”1分钟内，发送超过5条错误数据或无效数据时，系统将在接下来10分钟内拒绝接收“记录员”提交的记录；

“记录员”根据自己的账本记录绘制定制的交通系统。

本发明中第二个系统的目的在于提供一种所述基于私有链的区块链实现车辆监测的城市实时交通方法，所述基于私有链的区块链实现车辆监测的城市实时交通方法包括：

汽车中app更换标识符时，由系统中心模块发放；每隔一段时间，中心会给所有车辆进行一次标识符的发放；当汽车app接收到中心发送的标识符时，把本地标识符改为中心发送来的标识符；

当汽车点击更换标识符时，app向中心发送标识符更换请求，系统中心模块产生一个唯一标识符，发送给车载app，app接收并进行更换；

系统中心模块制作自己的“记录本”用于保存所有历史记录，保存汽车的历史标识符记录；通过历史记录可以计算出车辆当前的行驶轨迹。

本发明的优点及积极效果为：

(1)隐私保护：公有区块链是一个去中心化的信任机制，利用区块链的“记录本”来分布式存储记录每辆汽车的行驶记录，在该记录本中，每辆车都采用匿名方式记录，除了车主自己，其他人无法得知该条信息是属于谁的，可以实现车主隐私保护；记录员可以利于系统提供的数据，绘制城市实时交通状况等服务。

(2)真实性：在该系统中，每辆车发送的数据都需要经过其他6辆车的“认证”，每个记录员提交的记录也需要多个记录员的认证，最后才能记录到系统中，防止伪造数据，降低了被黑客攻击的可能性，保证了系统中数据的真实性。

(3)实时性：每辆车每一分钟发送自己的位置，保证了记录员可以绘制出精确到1分钟左右的实时交通系统路况。

(4)可监测：在第二种系统中，中心存储有每个车辆的所有标识符，通过该车的全部标识符到记录本中查询该车的记录，可以实现监测该车的当前位置和历史行驶记录。

(5)低成本：在第二种系统中，中心可以根据某车辆的标识符查询记录本中该车的行驶情况，计算该车的车速和行驶轨迹。可以省去在道路上布置的车速探测装置和大量摄像头及传感器，降低了硬件成本和人力成本。

(6)本发明采用了目前国际上近几年流行起来的区块链技术，区块链是一种分布式数据库，起源自比特币，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了若干次记录信息，用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于公有链的区块链实现隐私保护的城市实时交通系统和基于私有链的区块链实现车辆监测的城市实时交通系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于公有链的区块链实现隐私保护的城市实时交通方法流程图。

图3是本发明实施例提供的系统中心模块、城市车辆、记录员模块关系示意图。

图中：1、系统中心模块；2、城市车辆；3、记录员模块；4、标识符管理中心模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

本发明实施例提供的基于区块链实现城市实时交通系统包括：基于公有链的区块链实现隐私保护的城市实时交通系统和基于私有链的区块链实现车辆监测的城市实时交通系统。

如图1所示，本发明实施例提供的基于公有链的区块链实现隐私保护的城市实时交通系统包括：系统中心模块1、城市车辆2、记录员模块3。

系统中心模块1包括前端接收系统后台数据处理系统。

如图2所示，本发明实施例提供的基于公有链的区块链实现隐私保护的城市实时交通方法在汽车出厂时，安装一个车载app，该app不可卸载，相当于手机中系统再带不可卸的应用程序并开机自启动，其次也可后期让车主安装该app，在每年车检的时候，或者交警巡查的时候检测车主是否安装有该app。另外，当有外来车辆进城时，收费站处有检测车辆是否安装app的装置，提示工作人员当前通行车辆是否安装该app，若没有，则告诉汽车请及时安装。

汽车的标识符由该app产生，app具有手动更换标识符和定时自动更换标识符功能。标识符是采用加密算法自动生成一串随机数。每隔半小时，汽车标识符自动更新一次，另外车主可以随时更换自己的汽车标识符。当汽车启动状态下，会每隔一分钟发送一条信息给系统，该信息包含：本车当前的标识符、时间、gps、附近100米以内搜到的其他汽车标识符。

系统中需要“记录员”参与，如比特币中的矿工，“记录员”首先需要在系统中注册，注册完成后，每个“记录员”都有自己专属“邮箱”，该“邮箱”用于接收数据。系统会将收集所有辆车发送的信息复制若干份，分别发送给每个“记录员”的邮箱里，“记录员”每隔一分钟从自己的邮箱中取出数据，进行处理，处理方式为：先查看当前该条信息中汽车的标识符current，再查询该次从邮箱中取出的数据中，有多少条车辆发送的信息中包含该汽车标识符，若未超过6条信息中有该汽车标识符则，标记该信息为无效信息，若超过6条，则该“记录员”立即把自己的id与该条信息的标识符current与自己“记录本”中的最新一条记录的标识符record和记录员idrecord与查找到其他6条信息的标识符发送给系统，即：记录员idcurrent|记录员idrecord|标识符current|标识符record|标识符1|标识符2|标识符3|标识符4|标识符5|标识符6，并等待系统发送记录。系统收到“记录员”发来的记录后，立即通知所有“记录员”停止查询，并将当前接收的记录发送给所有“记录员”，让他们判断该条的记录的正确性，判断方式为：先查询记录员idrecord、标识符record是否自己当前记录本最新的记录是否一致，若一致则查找标识符1～6的信息中是否有标识符current，若都有，则向系统返回该条记录正确，并将该记录记录在自己的“记录本”中，记录的信息有：找到该记录的记录员idcurrent、标识符current、时间、gps作为一条记录写入自己的“记录本”中，否则向系统返回该记录不正确。若系统收到有6个“记录员”的确认正确信息，则给该条记录发起的记录员的正确记录加一，否则标记该条记录发起的记录员的错误记录加一。

当系统同时接收到多个记录员发送来的记录时，系统自动排序，将第一条记录按原格式发送，当系统收到有6个记录员返回正确时，发送第二条记录，第二条记录中的记录员idrecord、标识符record改为第一条记录中的记录员idcurrent、标识符current，再发送给所有记录员，后面发送的记录中的记录员idrecord、标识符record依次改为上一条记录，即current-1条中的记录员idcurrent、标识符current。若遇到返回错误信息或未收到有6个正确的信息，则系统抛弃当前发送出去的记录，并记录发起的记录员的错误记录加一，继续发送下一条记录，该条记录中的记录员idrecord、标识符record改为current-2条记录中的记录员idcurrent、标识符current，再发送给所有记录员。

当系统检测到某一个“记录员”1分钟内，发送超过5条错误数据或无效数据时，系统将在接下来10分钟内拒绝接收该“记录员”提交的记录，但依然向“该记录”提供汽车信息和其他“记录员”发起的记录。

“记录员”的另一个工作是绘制城市实时交通，每个“记录员”的记录本都是一样的，“记录员”可以根据自己的账本记录绘制定制的交通系统。比如，某个“记录员”可以查询当前记录本中1分钟内的所有数据，由于每辆车是每隔1分钟发送一次数据，则记录本中1分钟内的数据条数即为当前城市中的汽车数量。再根据每条记录中的gps数据，可以划分出城市不同道路中的汽车数量。还可以根据某个时间段内，某条街道上(通过gps判断)，所有车的行驶速度判断该条街道的拥堵情况。此外“记录员”还可以帮助汽车驾驶员选择最佳路径等。

在该系统中，作为“记录员”的奖励，“工资”分配有两部分，第一部分是自己提交正确的记录条数，第二部分是自己的城市实时交通系统使用的用户数。系统在把奖励均分两份，各占一半。一半按照每个“记录员”提交正确记录的比例分配，一半按照“记录员”的实时交通系统的使用用户数比例分配。这样保证了“记录员”多劳多得和提供优质的服务。在该系统中，奖励的资金来源暂不作考虑，该奖励分配也只做对每个“记录员”考勤标准的参考。

如图1所示，本发明实施例提供的基于私有链的区块链实现车辆监测的城市实时交通系统包括：系统中心模块1、城市车辆2、记录员模块3、标识符管理中心模块4。采用私有链区块链技术，实现车辆监测的城市实时交通系统。

汽车中的app更换标识符时，不再是自己随机生成一个唯一的标识符，而是由中心发放。在该系统中，每隔一段时间，中心会给所有车辆进行一次标识符的发放。当汽车app接收到中心发送的标识符时，把本地标识符改为中心发送来的标识符。

此外，当汽车点击更换标识符时，app向中心发送标识符更换请求，中心产生一个唯一标识符，发送给车载app，app接收并进行更换。

在该系统中，中心也当做记录员之一，但主要的任务是，制作自己的“记录本”用于保存所有历史记录，另外还需要保存汽车的历史标识符记录。有了以上两项，中心可以根据一辆车的历史标识符起查询“记录本”中该车辆的历史记录，通过历史记录可以计算出该车辆当前的行驶轨迹，和最近一周甚至更长时间内，该车的行驶记录，比如该车在某天中，去了哪里，在哪停了多久等，都可以计算出来。另外，中心也可以根据该车最新的两条记录计算并判断汽车当前是否超速等。

图3表示的是系统中心模块、城市车辆、记录员模块之间的关系，箭头表示数据的流动方向。城市车辆提供数据源，前端接收系统的功能有接收数据和发送数据，接收城市车辆发送过来的数据，然后并把这些数据发送给每个记录员，记录员获取数据后，进行处理，将处理得到的记录，发送给后台处理系统，后台处理系统进行过滤，然后再进行该记录的确认，是否正确，然后根据是否正确进行评价。最后记录员还对城市车辆提供服务(如城市交通情况、导航等)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，其中的所有数据参数只做参考，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。