CN105957398A - 一种车场停车位发布管理系统 - Google Patents

Abstract

一种车场停车位发布管理系统，包括读卡机、本地处理器、显示器和云服务器；所述读卡机安装在车场的每个车位上，车辆每次进入或者离开车位时，车主用卡片在读卡机上读卡，读卡机获得相关信息并将信息通过无线网络上传至云服务器，所述相关信息包括公开信息和保密信息两部分，公开信息直接上传至云服务器，保密信息经过数据储存和恢复单元后上传至云服务器；云服务器接收到上述信息后，通过所述公开信息更新车位的占用情况，并发送至请求查看的本地处理器中，车主通过与本地处理器相连的显示器来查看当前车位情况；保密信息由管理人员个人PC通过数据储存和恢复单元统一录入储存到云服务器，并通过数据储存和恢复单元进行恢复查看操作。

Description

一种车场停车位发布管理系统

技术领域

本发明涉及车位管理领域，具体涉及一种车场停车位发布管理系统。

背景技术

车场的车位管理是人们生活中一个常见的管理问题，现有的车位管理系统往往不能实时地更新车位的情况。因此，研发一种能借助云计算来实时反映车场车位情况的管理系统是很有必要的，而且这种系统必须要有一定的安全性和监控性，具体来说既要能保存必要的车主个人信息，又不能使得这些信息很容易泄漏。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种车场停车位发布管理系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种车场停车位发布管理系统，包括读卡机、本地处理器、显示器和云服务器；所述读卡机安装在车场的每个车位上，车辆每次进入或者离开车位时，车主用卡片在读卡机上读卡，读卡机获得相关信息并将信息通过无线网络上传至云服务器，所述相关信息包括公开信息和保密信息两部分，所述公开信息包括进入或者离开车位的时间、车位编号，所述保密信息包括车主注册姓名、联系电话、车牌号，公开信息直接上传至云服务器，保密信息经过数据储存和恢复单元后上传至云服务器；云服务器接收到上述信息后，通过所述公开信息更新车位的占用情况，并发送至请求查看的本地处理器中，所述本地处理器与车上的GPS定位系统集成，车主通过与本地处理器相连的显示器来查看当前车位情况；所述保密信息由管理人员个人PC通过数据储存和恢复单元统一录入储存到云服务器，并通过数据储存和恢复单元进行恢复查看操作；所述云服务器包括计算云服务器和储存云服务器，所述计算云服务器为数据处理提供计算支撑，所述储存云服务器用于储存相关数据；

本车场停车位发布管理系统的有益效果为：设计了一种车场停车位发布管理系统，该系统能在车主的本地处理器上实时反映车位的情况，同时利用云服务器来计算和储存数据，使得本地处理器的投资大大减少。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是一种车场停车位发布管理系统的结构框图；

图2是数据储存和恢复单元的结构框图。

附图标记：读卡机-1；本地处理器-2；显示器-3；云服务器-4；数据储存和恢复单元-5；管理员个人PC-6；车位停车时间提醒系统-7；数据预处理模块-21；数据存储模块-22；数据恢复模块-23；数据评估模块-24；数据分割子模块-221；数据加密子模块-222；云存储子模块223分级匹配子模块-231；匹配容错子模块-232。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

应用场景1：

如图1所示的一种车场停车位发布管理系统，包括读卡机1、本地处理器2、显示器3和云服务器4；所述读卡机1安装在车场的每个车位上，车辆每次进入或者离开车位时，车主用卡片在读卡机1上读卡，读卡机1获得相关信息并将信息通过无线网络上传至云服务器4，所述相关信息包括公开信息和保密信息两部分，所述公开信息包括进入或者离开车位的时间、车位编号，所述保密信息包括车主注册姓名、联系电话、车牌号，公开信息直接上传至云服务器4，保密信息经过数据储存和恢复单元5后上传至云服务器4；云服务器4接收到上述信息后，通过所述公开信息更新车位的占用情况，并发送至请求查看的本地处理器2中，所述本地处理器2与车上的GPS定位系统集成，车主通过与本地处理器2相连的显示器3来查看当前车位情况；所述保密信息由管理人员个人PC6通过数据储存和恢复单元5统一录入储存到云服务器4，并通过数据储存和恢复单元5进行恢复查看操作；所述云服务器4包括计算云服务器和储存云服务器，所述计算云服务器为数据处理提供计算支撑，所述储存云服务器用于储存相关数据。

本发明设计了一种车场停车位发布管理系统，该系统能在车主的本地处理器上实时反映车位的情况，同时利用云服务器来计算和储存数据，使得本地处理器的投资大大减少。

优选地，所述公开信息包括进入或者离开车位的时间、车位编号，所述保密信息包括车主注册姓名、联系电话、车牌号。

优选地，还包括与所述云服务器相连的车位停车时间提醒系统7，所述车位停车时间提醒系统7通过计算每个车位的每次停车时间，根据预先输入的收费和停车时间标准，如果停车时间超限，则向相应的车辆上的显示器3发送超时信息，一并将当前超时的费用发送给车主。

优选地，如图2所示，所述数据储存和恢复单元包括数据预处理模块21、数据存储模块22、数据恢复模块23和数据评估模块24：

(1)数据预处理模块21，用于对所述保密信息的数据进行分类，其具体执行以下操作：通过K-means聚类对数据进行分类，以聚类中心为名称为每一分类建立目录，重复以上分类过程，将数据进行细分，形成分类下的子分类，并形成数据的多级目录。

(2)数据存储模块22，包括数据分割子模块221、数据加密子模块222和云存储子模块223：

a、数据分割子模块221，用于对存储的数据进行分割，其具体执行以下操作：

当需要存储数据r时，首先在集中控制端2把数据r分割成长度均为h的n部分r₁，r₂，…，r_n，然后在有限域Z_P中将每个r_i分别分割成n个子块r_i，1，r_i，2...r_i，n，其中p＞2^h，则对于第j个子块r_i，j＝r_i·(r_i，1·r_i，2....r_i，j-1)^-1modp，其中mod代表求余运算符；

将{r_i，1·r_i，2....r_i，n-1}设成是初始的分块集，映射到集合{p₁，p₂…p_n}构建线性相关关系，用下式表示线性方程组：

a_i1r_1，1+a_i2r_1，2+…+a_inr_1，n＝c_i，1

a_i1r_2，1+a_i2r_2，2+…+a_inr_2，n＝c_i，2

……

a_i1r_n，1+a_i2r_n，2+…+a_inr_n，n＝c_i，n

其中a_ij是从有限域Z_P中任意选取的，以此类推得出c_2，1，c_2，2，...，c_2，n，...，C_n，1，C_n，2，...，c_n，n，用矩阵的形式表现出其相关关系，令 则上述线性方程组表示为A×R＝C；

对矩阵R按下式进行二次混合得到新的矩阵C‘：A×R×A＝C‘。

b、数据加密子模块222，用于对存储的数据进行加密以提高数据的安全性，其具体执行以下操作：

调用密匙生成函数，根据每个a_ij的值以及管理员输入的安全参数λ值，输出解密密匙对{K_E，K_D}，并将加密密匙K_E与计算云服务器H_i共享，将解密密匙K_D存储在管理员个人PC。

通过计算云服务器向伪随机序列生成器输入a_ij，生成与a_ij一一对应的标识Tag_ij，同时调用同态加密函数，输入加密密匙及每个a_ij所对应的数据值V_ij，生成密文Z_ij，容易知Tag_ij和c_ij均为n×n矩阵，分别记为Tag和Z矩阵；用Tag矩阵按下式对C‘进行一次混合加密得到C“：Tag×C‘＝C“；然后用Z矩阵按下式对C“进行二次混合加密得到C“’：C“×Z＝C“’；任意随机产生B个虚拟向量，其中B≥2n，随机地将该虚拟向量安排入C“’中，得到一个N₁×N₂的矩阵Q，其中N₁和N₂均大于n，所述虚拟向量用于掩饰真实的n值，进一步加强了数据的安全性。在此实施例中，min(N₁,N₂)≥n+1，得到的矩阵Q的行数或者列数至少比n值大1，称为提高了1个安全等级。

c、云存储子模块223，用于将加密后的数据上传到储存云服务器进行存储，将得到的A、C、C‘、C“、C“’、Q、Tag、Z、由C“’得到矩阵Q时的具体随机路径以及所述虚拟向量上传到储存云服务器。

(3)数据恢复模块23，用于根据管理员的请求将储存数据的恢复和取出，其包括分级匹配子模块231和匹配容错子模块232：

a、分级匹配子模块231，其具体执行以下操作：

管理员发出请求需要恢复数据r，从储存服务器中调出矩阵Q、生成矩阵Q时的随机路径和虚拟向量，按照该随机路径逆向剔除虚拟向量后得到矩阵C“’₁；

将C“’₁与从储存服务器中调出的C“’比较，如果不匹配则报错，如果匹配则进入下一步；

将C“’₁按照预先编写好的逆向函数以及从储存服务器中调出的矩阵Z和矩阵Tag分别得出C“₁和C‘₁，并分别与C“和C‘比较，任一步骤不匹配均报错，匹配成功后进入下一步；

调出矩阵A，一方面根据矩阵A的可逆性按照R＝A^-1C‘A^-1得到储存数据r，另一方面将A用预先编好的解密函数解密，得到解密密匙K_D‘，K_D‘与存储在管理员个人PC的解密密匙K_D进行比较，如果K_D‘与存储在管理员个人PC的解密密匙K_D相匹配，则云服务器向管理员个人PC发送得到的储存数据r，这样就恢复了数据r；

b、匹配容错子模块232：

如果K_D‘与K_D无法匹配则报错并且将得到的数据r在设定的时间t内作保存，如果在时间t内管理员个人PC重新匹配上密匙，则直接将数据r发送给管理员个人PC，否则丢失该数据r。

(4)数据评估模块24，对数据预处理模块21中的数据分类过程、数据存储模块22中的数据分割和加密过程、数据恢复模块23中的分级匹配过程进行监督和评价，为后续的改进提供数据支持。

在此实施例的车场停车位发布管理系统中，(1)设置数据预处理模块21对大规模数据进行分类，能够有效提高计算效率，减少时间成本；

(2)先对数据平均分割，再对每个子块进行分割，由于C中任意元素的值不仅与R中第j列有关,也与R中其它的列有关,关联性强，而且将伪随机函数和同态加密机制有机地结合在矩阵加密中，窃取者想要获得数据r的完整信息，不光要对密匙和随机函数进行破解，而且必须获得矩阵中每一个元素的值，才能恢复处全部信息；

(3)将随机产生的虚拟向量随机地安排到矩阵C“’中，能有效掩饰真实的n值，这进一步提高了破译的难度，这对于均分分割的方案来说是尤为重要的，min(N₁,N₂)≥n+1，得到的矩阵Q的行数或者列数至少比n值大1，提高了1个安全等级；

(4)恢复数据过程中每一个步均与储存的数据进行比较，降低了容错率；一次数据恢复失败后，并不立即丢失恢复出来的数据，而是采取暂存的方式，降低了系统的计算强度。

应用场景2：

如图1所示的一种车场停车位发布管理系统，包括读卡机1、本地处理器2、显示器3和云服务器4；所述读卡机1安装在车场的每个车位上，车辆每次进入或者离开车位时，车主用卡片在读卡机1上读卡，读卡机1获得相关信息并将信息通过无线网络上传至云服务器4，所述相关信息包括公开信息和保密信息两部分，所述公开信息包括进入或者离开车位的时间、车位编号，所述保密信息包括车主注册姓名、联系电话、车牌号，公开信息直接上传至云服务器4，保密信息经过数据储存和恢复单元5后上传至云服务器4；云服务器4接收到上述信息后，通过所述公开信息更新车位的占用情况，并发送至请求查看的本地处理器2中，所述本地处理器2与车上的GPS定位系统集成，车主通过与本地处理器2相连的显示器3来查看当前车位情况；所述保密信息由管理人员个人PC6通过数据储存和恢复单元5统一录入储存到云服务器4，并通过数据储存和恢复单元5进行恢复查看操作；所述云服务器4包括计算云服务器和储存云服务器，所述计算云服务器为数据处理提供计算支撑，所述储存云服务器用于储存相关数据。

本发明设计了一种车场停车位发布管理系统，该系统能在车主的本地处理器上实时反映车位的情况，同时利用云服务器来计算和储存数据，使得本地处理器的投资大大减少。

优选地，所述公开信息包括进入或者离开车位的时间、车位编号，所述保密信息包括车主注册姓名、联系电话、车牌号。

优选地，还包括与所述云服务器相连的车位停车时间提醒系统7，所述车位停车时间提醒系统7通过计算每个车位的每次停车时间，根据预先输入的收费和停车时间标准，如果停车时间超限，则向相应的车辆上的显示器3发送超时信息，一并将当前超时的费用发送给车主。

优选地，如图2所示，所述数据储存和恢复单元3包括数据预处理模块21、数据存储模块22、数据恢复模块23和数据评估模块24：

(1)数据预处理模块21，用于对所述保密信息的数据进行分类，其具体执行以下操作：通过K-means聚类对数据进行分类，以聚类中心为名称为每一分类建立目录，重复以上分类过程，将数据进行细分，形成分类下的子分类，并形成数据的多级目录。

(2)数据存储模块22，包括数据分割子模块221、数据加密子模块222和云存储子模块223：

a、数据分割子模块221，用于对存储的数据进行分割，其具体执行以下操作：

当需要存储数据r时，首先在集中控制端把数据r分割成长度均为h的n部分r₁，r₂，…，r_n，然后在有限域Z_P中将每个r_i分别分割成n个子块r_i，1，r_i，2...r_i，n，其中p＞2^h，则对于第j个子块r_i，j＝r_i·(r_i，1·r_i，2....r_i，j-1)^-1modp，其中mod代表求余运算符；

将{r_i，1·r_i，2....r_i，n-1}设成是初始的分块集，映射到集合{p₁，p₂…p_n}构建线性相关关系，用下式表示线性方程组：

a_i1r_1，1+a_i2r_1，2+…+a_inr_1，n＝C_i，1

a_i1r_2，1+a_i2r_2，2+…+a_inr_2，n＝C_i，2

……

a_i1r_n，1+a_i2r_n，2+…+a_inr_n，n＝C_i，n

其中a_ij是从有限域Z_P中任意选取的，以此类推得出c_2，1，c_2，2，...，c_2，n，...，C_n，1，C_n，2，...，C_n，n，用矩阵的形式表现出其相关关系，令 则上述线性方程组表示为A×R＝C；

对矩阵R按下式进行二次混合得到新的矩阵C‘：A×R×A＝C‘。

b、数据加密子模块222，用于对存储的数据进行加密以提高数据的安全性，其具体执行以下操作：

调用密匙生成函数，根据每个a_ij的值以及管理员输入的安全参数λ值，输出解密密匙对{K_E，K_D}，并将加密密匙K_E与计算云服务器H_i共享，将解密密匙K_D存储在管理员个人PC。

通过计算云服务器向伪随机序列生成器输入a_ij，生成与a_ij一一对应的标识Tag_ij，同时调用同态加密函数，输入加密密匙及每个a_ij所对应的数据值V_ij，生成密文Z_ij，容易知Tag_ij和c_ij均为n×n矩阵，分别记为Tag和Z矩阵；用Tag矩阵按下式对C‘进行一次混合加密得到C“：Tag×C‘＝C“；然后用Z矩阵按下式对C“进行二次混合加密得到C“’：C“×Z＝C“’；任意随机产生B个虚拟向量，其中B≥2n，随机地将该虚拟向量安排入C“’中，得到一个N₁×N₂的矩阵Q，其中N₁和N₂均大于n，所述虚拟向量用于掩饰真实的n值，进一步加强了数据的安全性。在此实施例中，min(N₁,N₂)≥n+2，得到的矩阵Q的行数或者列数至少比n值大2，称为提高了2个安全等级。

c、云存储子模块223，用于将加密后的数据上传到储存云服务器进行存储，将得到的A、C、C‘、C“、C“’、Q、Tag、Z、由C“’得到矩阵Q时的具体随机路径以及所述虚拟向量上传到储存云服务器。

(3)数据恢复模块23，用于根据管理员的请求将储存数据的恢复和取出，其包括分级匹配子模块231和匹配容错子模块232：

a、分级匹配子模块231，其具体执行以下操作：

管理员发出请求需要恢复数据r,从储存服务器中调出矩阵Q、生成矩阵Q时的随机路径和虚拟向量，按照该随机路径逆向剔除虚拟向量后得到矩阵C“’₁；

将C“’₁与从储存服务器中调出的C“’比较，如果不匹配则报错，如果匹配则进入下一步；

将C“’₁按照预先编写好的逆向函数以及从储存服务器中调出的矩阵Z和矩阵Tag分别得出C“₁和C‘₁，并分别与C“和C‘比较，任一步骤不匹配均报错，匹配成功后进入下一步；

调出矩阵A，一方面根据矩阵A的可逆性按照R＝A^-1C‘A^-1得到储存数据r，另一方面将A用预先编好的解密函数解密，得到解密密匙K_D‘，K_D‘与存储在管理员个人PC的解密密匙K_D进行比较，如果K_D‘与存储在管理员个人PC的解密密匙K_D相匹配，则云服务器向管理员个人PC发送得到的储存数据r，这样就恢复了数据r；

b、匹配容错子模块232：

如果K_D‘与K_D无法匹配则报错并且将得到的数据r在设定的时间t内作保存，如果在时间t内管理员个人PC重新匹配上密匙，则直接将数据r发送给管理员个人PC，否则丢失该数据r。

(4)数据评估模块24，对数据预处理模块21中的数据分类过程、数据存储模块22中的数据分割和加密过程、数据恢复模块23中的分级匹配过程进行监督和评价，为后续的改进提供数据支持。

在此实施例的车场停车位发布管理系统中，(1)设置数据预处理模块21对大规模数据进行分类，能够有效提高计算效率，减少时间成本；

(2)先对数据平均分割，再对每个子块进行分割，由于C中任意元素的值不仅与R中第j列有关,也与R中其它的列有关,关联性强，而且将伪随机函数和同态加密机制有机地结合在矩阵加密中，窃取者想要获得数据r的完整信息，不光要对密匙和随机函数进行破解，而且必须获得矩阵中每一个元素的值，才能恢复处全部信息；

(3)将随机产生的虚拟向量随机地安排到矩阵C“’中，能有效掩饰真实的n值，这进一步提高了破译的难度，这对于均分分割的方案来说是尤为重要的，min(N₁,N₂)≥n+2，得到的矩阵Q的行数或者列数至少比n值大2，提高了2个安全等级；

(4)恢复数据过程中每一个步均与储存的数据进行比较，降低了容错率；一次数据恢复失败后，并不立即丢失恢复出来的数据，而是采取暂存的方式，降低了系统的计算强度。

应用场景3：

如图1所示的一种车场停车位发布管理系统，包括读卡机1、本地处理器2、显示器3和云服务器4；所述读卡机1安装在车场的每个车位上，车辆每次进入或者离开车位时，车主用卡片在读卡机1上读卡，读卡机1获得相关信息并将信息通过无线网络上传至云服务器4，所述相关信息包括公开信息和保密信息两部分，所述公开信息包括进入或者离开车位的时间、车位编号，所述保密信息包括车主注册姓名、联系电话、车牌号，公开信息直接上传至云服务器4，保密信息经过数据储存和恢复单元5后上传至云服务器4；云服务器4接收到上述信息后，通过所述公开信息更新车位的占用情况，并发送至请求查看的本地处理器2中，所述本地处理器2与车上的GPS定位系统集成，车主通过与本地处理器2相连的显示器3来查看当前车位情况；所述保密信息由管理人员个人PC6通过数据储存和恢复单元5统一录入储存到云服务器4，并通过数据储存和恢复单元5进行恢复查看操作；所述云服务器4包括计算云服务器和储存云服务器，所述计算云服务器为数据处理提供计算支撑，所述储存云服务器用于储存相关数据。

本发明设计了一种车场停车位发布管理系统，该系统能在车主的本地处理器上实时反映车位的情况，同时利用云服务器来计算和储存数据，使得本地处理器的投资大大减少。

优选地，所述公开信息包括进入或者离开车位的时间、车位编号，所述保密信息包括车主注册姓名、联系电话、车牌号。

优选地，还包括与所述云服务器相连的车位停车时间提醒系统7，所述车位停车时间提醒系统7通过计算每个车位的每次停车时间，根据预先输入的收费和停车时间标准，如果停车时间超限，则向相应的车辆上的显示器3发送超时信息，一并将当前超时的费用发送给车主。

优选地，如图2所示，所述数据储存和恢复单元包括数据预处理模块21、数据存储模块22、数据恢复模块23和数据评估模块24：

(1)数据预处理模块21，用于对所述保密信息的数据进行分类，其具体执行以下操作：通过K-means聚类对数据进行分类，以聚类中心为名称为每一分类建立目录，重复以上分类过程，将数据进行细分，形成分类下的子分类，并形成数据的多级目录。

(2)数据存储模块22，包括数据分割子模块221、数据加密子模块222和云存储子模块223：

a、数据分割子模块221，用于对存储的数据进行分割，其具体执行以下操作：

当需要存储数据r时，首先在集中控制端把数据r分割成长度均为h的n部分r₁，r₂，…，r_n，然后在有限域Z_P中将每个r_i分别分割成n个子块r_i,1，r_i,2…r_i,n，其中p＞2^h，则对于第j个子块r_i,j＝r_i·(r_i,1·r_i,2....r_i,j-1)^-1modp，其中mod代表求余运算符；

将{r_i，1·r_i，2....r_i，n-1}设成是初始的分块集，映射到集合{p₁，p₂…p_n}构建线性相关关系，用下式表示线性方程组：

a_iir_1，i+a_i2r_1，2+…+a_inr_1，n＝c_i，1

a_i1r_2，1+a_i2r_2，2+…+a_inr_2，n＝C_i，2

……

a_i1r_n，1+a_i2r_n，2+…+a_inr_n，n＝C_i，n

其中a_ij是从有限域Z_P中任意选取的，以此类推得出c_2，1，c_2，2，...，c_2，n，...，C_n，1，C_n，2，...，c_n，n，用矩阵的形式表现出其相关关系，令 则上述线性方程组表示为A×R＝C；

对矩阵R按下式进行二次混合得到新的矩阵C‘：A×R×A＝C‘。

b、数据加密子模块222，用于对存储的数据进行加密以提高数据的安全性，其具体执行以下操作：

调用密匙生成函数，根据每个a_ij的值以及管理员输入的安全参数λ值，输出解密密匙对{K_E，K_D}，并将加密密匙K_E与计算云服务器H_i共享，将解密密匙K_D存储在管理员个人PC。

通过计算云服务器向伪随机序列生成器输入a_ij，生成与a_ij一一对应的标识Tag_ij，同时调用同态加密函数，输入加密密匙及每个a_ij所对应的数据值V_ij，生成密文Z_ij，容易知Tag_ij和c_ij均为n×n矩阵，分别记为Tag和Z矩阵；用Tag矩阵按下式对C‘进行一次混合加密得到C“：Tag×C‘＝C“；然后用Z矩阵按下式对C“进行二次混合加密得到C“’：C“×Z＝C“’；任意随机产生B个虚拟向量，其中B≥2n，随机地将该虚拟向量安排入C“’中，得到一个N₁×N₂的矩阵Q，其中N₁和N₂均大于n，所述虚拟向量用于掩饰真实的n值，进一步加强了数据的安全性。在此实施例中，min(N₁，N₂)≥n+3，得到的矩阵Q的行数或者列数至少比n值大3，称为提高了3个安全等级。

c、云存储子模块223，用于将加密后的数据上传到储存云服务器进行存储，将得到的A、C、C‘、C“、C“’、Q、Tag、Z、由C“’得到矩阵Q时的具体随机路径以及所述虚拟向量上传到储存云服务器。

(3)数据恢复模块23，用于根据管理员的请求将储存数据的恢复和取出，其包括分级匹配子模块231和匹配容错子模块232：

a、分级匹配子模块231，其具体执行以下操作：

管理员发出请求需要恢复数据r,从储存服务器中调出矩阵Q、生成矩阵Q时的随机路径和虚拟向量，按照该随机路径逆向剔除虚拟向量后得到矩阵C“’₁；

将C“’₁与从储存服务器中调出的C“’比较，如果不匹配则报错，如果匹配则进入下一步；

将C“’₁按照预先编写好的逆向函数以及从储存服务器中调出的矩阵Z和矩阵Tag分别得出C“₁和C‘₁，并分别与C“和C‘比较，任一步骤不匹配均报错，匹配成功后进入下一步；

调出矩阵A，一方面根据矩阵A的可逆性按照R＝A^-1C‘A^-1得到储存数据r，另一方面将A用预先编好的解密函数解密，得到解密密匙K_D‘，K_D‘与存储在管理员个人PC的解密密匙K_D进行比较，如果K_D‘与存储在管理员个人PC的解密密匙K_D相匹配，则云服务器向管理员个人PC发送得到的储存数据r，这样就恢复了数据r；

b、匹配容错子模块232：

如果K_D‘与K_D无法匹配则报错并且将得到的数据r在设定的时间t内作保存，如果在时间t内管理员个人PC重新匹配上密匙，则直接将数据r发送给管理员个人PC，否则丢失该数据r。

(4)数据评估模块24，对数据预处理模块21中的数据分类过程、数据存储模块22中的数据分割和加密过程、数据恢复模块23中的分级匹配过程进行监督和评价，为后续的改进提供数据支持。

在此实施例的车场停车位发布管理系统中，(1)设置数据预处理模块21对大规模数据进行分类，能够有效提高计算效率，减少时间成本；

(2)先对数据平均分割，再对每个子块进行分割，由于C中任意元素的值不仅与R中第j列有关,也与R中其它的列有关,关联性强，而且将伪随机函数和同态加密机制有机地结合在矩阵加密中，窃取者想要获得数据r的完整信息，不光要对密匙和随机函数进行破解，而且必须获得矩阵中每一个元素的值，才能恢复处全部信息；

(3)将随机产生的虚拟向量随机地安排到矩阵C“’中，能有效掩饰真实的n值，这进一步提高了破译的难度，这对于均分分割的方案来说是尤为重要的，min(N₁,N₂)≥n+3，得到的矩阵Q的行数或者列数至少比n值大3，提高了3个安全等级；

(4)恢复数据过程中每一个步均与储存的数据进行比较，降低了容错率；一次数据恢复失败后，并不立即丢失恢复出来的数据，而是采取暂存的方式，降低了系统的计算强度。

应用场景4:

如图1所示的一种车场停车位发布管理系统，包括读卡机1、本地处理器2、显示器3和云服务器4；所述读卡机1安装在车场的每个车位上，车辆每次进入或者离开车位时，车主用卡片在读卡机1上读卡，读卡机1获得相关信息并将信息通过无线网络上传至云服务器4，所述相关信息包括公开信息和保密信息两部分，所述公开信息包括进入或者离开车位的时间、车位编号，所述保密信息包括车主注册姓名、联系电话、车牌号，公开信息直接上传至云服务器4，保密信息经过数据储存和恢复单元5后上传至云服务器4；云服务器4接收到上述信息后，通过所述公开信息更新车位的占用情况，并发送至请求查看的本地处理器2中，所述本地处理器2与车上的GPS定位系统集成，车主通过与本地处理器2相连的显示器3来查看当前车位情况；所述保密信息由管理人员个人PC6通过数据储存和恢复单元5统一录入储存到云服务器4，并通过数据储存和恢复单元5进行恢复查看操作；所述云服务器4包括计算云服务器和储存云服务器，所述计算云服务器为数据处理提供计算支撑，所述储存云服务器用于储存相关数据。

本发明设计了一种车场停车位发布管理系统，该系统能在车主的本地处理器上实时反映车位的情况，同时利用云服务器来计算和储存数据，使得本地处理器的投资大大减少。

优选地，所述公开信息包括进入或者离开车位的时间、车位编号，所述保密信息包括车主注册姓名、联系电话、车牌号。

优选地，还包括与所述云服务器相连的车位停车时间提醒系统7，所述车位停车时间提醒系统7通过计算每个车位的每次停车时间，根据预先输入的收费和停车时间标准，如果停车时间超限，则向相应的车辆上的显示器3发送超时信息，一并将当前超时的费用发送给车主。

优选地，如图2所示，所述数据储存和恢复单元包括数据预处理模块21、数据存储模块22、数据恢复模块23和数据评估模块24：

(1)数据预处理模块21，用于对所述保密信息的数据进行分类，其具体执行以下操作：通过K-means聚类对数据进行分类，以聚类中心为名称为每一分类建立目录，重复以上分类过程，将数据进行细分，形成分类下的子分类，并形成数据的多级目录。

(2)数据存储模块22，包括数据分割子模块221、数据加密子模块222和云存储子模块223：

a、数据分割子模块221，用于对存储的数据进行分割，其具体执行以下操作：

当需要存储数据r时，首先在集中控制端把数据r分割成长度均为h的n部分r₁，r₂，…，r_n，然后在有限域Z_P中将每个r_i分别分割成n个子块r_i，1，r_i，2...r_i，n，其中p＞2^h，则对于第j个子块r_i，j＝r_i·(r_i，1·r_i，2....r_i，j-1)^-1modp，其中mod代表求余运算符；

将{r_i，1·r_i，2....r_i，n-1}设成是初始的分块集，映射到集合{p₁，p₂…p_n}构建线性相关关系，用下式表示线性方程组：

a_i1r_1，1+a_i2r_1，2+…+a_inr_1，n＝c_i，1

a_i1r_2，1+a_i2r_2，2+…+a_inr_2，n＝C_i，2

……

a_i1r_n，1+a_i2r_n，2+…+a_inr_n，n＝c_i，n

其中a_ij是从有限域Z_P中任意选取的，以此类推得出c_2，1，c_2，2，...，C_2，n，...，C_n，1，C_n，2，...，C_n，n，用矩阵的形式表现出其相关关系，令 则上述线性方程组表示为A×R＝C；

对矩阵R按下式进行二次混合得到新的矩阵C：A×R×A＝C。

b、数据加密子模块222，用于对存储的数据进行加密以提高数据的安全性，其具体执行以下操作：

调用密匙生成函数，根据每个a_ij的值以及管理员输入的安全参数λ值，输出解密密匙对{K_E，K_D}，并将加密密匙K_E与计算云服务器H_i共享，将解密密匙K_D存储在管理员个人PC。

通过计算云服务器向伪随机序列生成器输入a_ij，生成与a_ij一一对应的标识Tag_ij，同时调用同态加密函数，输入加密密匙及每个a_ij所对应的数据值V_ij，生成密文Z_ij，容易知Tag_ij和c_ij均为n×n矩阵，分别记为Tag和Z矩阵；用Tag矩阵按下式对C‘进行一次混合加密得到C“：Tag×C‘＝C“；然后用Z矩阵按下式对C“进行二次混合加密得到C“’：C“×Z＝C“’；任意随机产生B个虚拟向量，其中B≥2n，随机地将该虚拟向量安排入C“’中，得到一个N₁×N₂的矩阵Q，其中N₁和N₂均大于n，所述虚拟向量用于掩饰真实的n值，进一步加强了数据的安全性。在此实施例中，min(N₁,N₂)≥n+4，得到的矩阵Q的行数或者列数至少比n值大4，称为提高了4个安全等级。

c、云存储子模块223，用于将加密后的数据上传到储存云服务器进行存储，将得到的A、C、C‘、C“、C“’、Q、Tag、Z、由C“’得到矩阵Q时的具体随机路径以及所述虚拟向量上传到储存云服务器。

(3)数据恢复模块23，用于根据管理员的请求将储存数据的恢复和取出，其包括分级匹配子模块231和匹配容错子模块232：

a、分级匹配子模块231，其具体执行以下操作：

管理员发出请求需要恢复数据r,从储存服务器中调出矩阵Q、生成矩阵Q时的随机路径和虚拟向量，按照该随机路径逆向剔除虚拟向量后得到矩阵C“’₁；

将C“’₁与从储存服务器中调出的C“’比较，如果不匹配则报错，如果匹配则进入下一步；

将C“’₁按照预先编写好的逆向函数以及从储存服务器中调出的矩阵Z和矩阵Tag分别得出C“₁和C‘₁，并分别与C“和C‘比较，任一步骤不匹配均报错，匹配成功后进入下一步；

调出矩阵A，一方面根据矩阵A的可逆性按照R＝A^-1C‘A^-1得到储存数据r，另一方面将A用预先编好的解密函数解密，得到解密密匙K_D‘，K_D‘与存储在管理员个人PC的解密密匙K_D进行比较，如果K_D‘与存储在管理员个人PC的解密密匙K_D相匹配，则云服务器向管理员个人PC发送得到的储存数据r，这样就恢复了数据r；

b、匹配容错子模块232：

如果K_D‘与K_D无法匹配则报错并且将得到的数据r在设定的时间t内作保存，如果在时间t内管理员个人PC重新匹配上密匙，则直接将数据r发送给管理员个人PC，否则丢失该数据r。

(4)数据评估模块24，对数据预处理模块21中的数据分类过程、数据存储模块22中的数据分割和加密过程、数据恢复模块23中的分级匹配过程进行监督和评价，为后续的改进提供数据支持。

在此实施例的车场停车位发布管理系统中，(1)设置数据预处理模块21对大规模数据进行分类，能够有效提高计算效率，减少时间成本；

(2)先对数据平均分割，再对每个子块进行分割，由于C中任意元素的值不仅与R中第j列有关,也与R中其它的列有关,关联性强，而且将伪随机函数和同态加密机制有机地结合在矩阵加密中，窃取者想要获得数据r的完整信息，不光要对密匙和随机函数进行破解，而且必须获得矩阵中每一个元素的值，才能恢复处全部信息；

(3)将随机产生的虚拟向量随机地安排到矩阵C“’中，能有效掩饰真实的n值，这进一步提高了破译的难度，这对于均分分割的方案来说是尤为重要的，min(N₁,N₂)≥n+4，得到的矩阵Q的行数或者列数至少比n值大4，提高了4个安全等级；

(4)恢复数据过程中每一个步均与储存的数据进行比较，降低了容错率；一次数据恢复失败后，并不立即丢失恢复出来的数据，而是采取暂存的方式，降低了系统的计算强度。

应用场景5：

如图1所示的一种车场停车位发布管理系统，包括读卡机1、本地处理器2、显示器3和云服务器4；所述读卡机1安装在车场的每个车位上，车辆每次进入或者离开车位时，车主用卡片在读卡机1上读卡，读卡机1获得相关信息并将信息通过无线网络上传至云服务器4，所述相关信息包括公开信息和保密信息两部分，所述公开信息包括进入或者离开车位的时间、车位编号，所述保密信息包括车主注册姓名、联系电话、车牌号，公开信息直接上传至云服务器4，保密信息经过数据储存和恢复单元5后上传至云服务器4；云服务器4接收到上述信息后，通过所述公开信息更新车位的占用情况，并发送至请求查看的本地处理器2中，所述本地处理器2与车上的GPS定位系统集成，车主通过与本地处理器2相连的显示器3来查看当前车位情况；所述保密信息由管理人员个人PC6通过数据储存和恢复单元5统一录入储存到云服务器4，并通过数据储存和恢复单元5进行恢复查看操作；所述云服务器4包括计算云服务器和储存云服务器，所述计算云服务器为数据处理提供计算支撑，所述储存云服务器用于储存相关数据。

本发明设计了一种车场停车位发布管理系统，该系统能在车主的本地处理器上实时反映车位的情况，同时利用云服务器来计算和储存数据，使得本地处理器的投资大大减少。

优选地，所述公开信息包括进入或者离开车位的时间、车位编号，所述保密信息包括车主注册姓名、联系电话、车牌号。

优选地还包括与所述云服务器相连的车位停车时间提醒系统7，所述车位停车时间提醒系统7通过计算每个车位的每次停车时间，根据预先输入的收费和停车时间标准，如果停车时间超限，则向相应的车辆上的显示器3发送超时信息，一并将当前超时的费用发送给车主。

优选地，如图2所示，所述数据储存和恢复单元包括数据预处理模块21、数据存储模块22、数据恢复模块23和数据评估模块24：

(1)数据预处理模块21，用于对所述保密信息的数据进行分类，其具体执行以下操作：通过K-means聚类对数据进行分类，以聚类中心为名称为每一分类建立目录，重复以上分类过程，将数据进行细分，形成分类下的子分类，并形成数据的多级目录。

(2)数据存储模块22，包括数据分割子模块221、数据加密子模块222和云存储子模块223：

a、数据分割子模块221，用于对存储的数据进行分割，其具体执行以下操作：

当需要存储数据r时，首先在集中控制端把数据r分割成长度均为h的n部分r₁，r₂，…，r_n，然后在有限域Z_P中将每个r_i分别分割成n个子块r_i，1，r_i，2...r_i，n，其中p＞2^h，则对于第j个子块r_i，j＝r_i·(r_i，1·r_i，2....r_i，j-1)^-1modp，其中mod代表求余运算符；

将{r_i，1·r_i，2....r_i，n-1}设成是初始的分块集，映射到集合{p₁，p₂…p_n}构建线性相关关系，用下式表示线性方程组：

a_i1r_1，1+a_i2r_1，2+…+a_inr_1，n＝c_i，1

a_i1r_2，1+a_i2r_2，2+…+a_inr_2，n＝c_i，2

……

a_i1r_n，1+a_i2r_n，2+…+a_inr_n，n＝c_i，n

其中a_ij是从有限域Z_P中任意选取的，以此类推得出c_2，1，c_2，2，...，c_2，n，...，C_n，1，C_n，2，...，c_n，n，用矩阵的形式表现出其相关关系，令 则上述线性方程组表示为A×R＝C；

对矩阵R按下式进行二次混合得到新的矩阵C‘：A×R×A＝C‘。

b、数据加密子模块222，用于对存储的数据进行加密以提高数据的安全性，其具体执行以下操作：

调用密匙生成函数，根据每个a_ij的值以及管理员输入的安全参数λ值，输出解密密匙对{K_E，K_D}，并将加密密匙K_E与计算云服务器H_i共享，将解密密匙K_D存储在管理员个人PC。

通过计算云服务器向伪随机序列生成器输入a_ij，生成与a_ij一一对应的标识Tag_ij，同时调用同态加密函数，输入加密密匙及每个a_ij所对应的数据值V_ij，生成密文Z_ij，容易知Tag_ij和c_ij均为n×n矩阵，分别记为Tag和Z矩阵；用Tag矩阵按下式对C‘进行一次混合加密得到C“：Tag×C‘＝C“；然后用Z矩阵按下式对C“进行二次混合加密得到C“’：C“×Z＝C“’；任意随机产生B个虚拟向量，其中B≥2n，随机地将该虚拟向量安排入C“’中，得到一个N₁×N₂的矩阵Q，其中N₁和N₂均大于n，所述虚拟向量用于掩饰真实的n值，进一步加强了数据的安全性。在此实施例中，min(N₁,N₂)≥n+5，得到的矩阵Q的行数或者列数至少比n值大5，称为提高了5个安全等级。

c、云存储子模块223，用于将加密后的数据上传到储存云服务器进行存储，将得到的A、C、C‘、C“、C“’、Q、Tag、Z、由C“’得到矩阵Q时的具体随机路径以及所述虚拟向量上传到储存云服务器。

(3)数据恢复模块23，用于根据管理员的请求将储存数据的恢复和取出，其包括分级匹配子模块231和匹配容错子模块232：

a、分级匹配子模块231，其具体执行以下操作：

管理员发出请求需要恢复数据r,从储存服务器中调出矩阵Q、生成矩阵Q时的随机路径和虚拟向量，按照该随机路径逆向剔除虚拟向量后得到矩阵C“’₁；

将C“’₁与从储存服务器中调出的C“’比较，如果不匹配则报错，如果匹配则进入下一步；

将C“’₁按照预先编写好的逆向函数以及从储存服务器中调出的矩阵Z和矩阵Tag分别得出C“₁和C‘₁，并分别与C“和C‘比较，任一步骤不匹配均报错，匹配成功后进入下一步；

调出矩阵A，一方面根据矩阵A的可逆性按照R＝A^-1C‘A^-1得到储存数据r，另一方面将A用预先编好的解密函数解密，得到解密密匙K_D‘，K_D‘与存储在管理员个人PC的解密密匙K_D进行比较，如果K_D‘与存储在管理员个人PC的解密密匙K_D相匹配，则云服务器向管理员个人PC发送得到的储存数据r，这样就恢复了数据r；

b、匹配容错子模块232：

如果K_D‘与K_D无法匹配则报错并且将得到的数据r在设定的时间t内作保存，如果在时间t内管理员个人PC重新匹配上密匙，则直接将数据r发送给管理员个人PC，否则丢失该数据r。

(4)数据评估模块24，对数据预处理模块21中的数据分类过程、数据存储模块22中的数据分割和加密过程、数据恢复模块23中的分级匹配过程进行监督和评价，为后续的改进提供数据支持。

在此实施例的车场停车位发布管理系统中，(1)设置数据预处理模块21对大规模数据进行分类，能够有效提高计算效率，减少时间成本；

(2)先对数据平均分割，再对每个子块进行分割，由于C中任意元素的值不仅与R中第j列有关,也与R中其它的列有关,关联性强，而且将伪随机函数和同态加密机制有机地结合在矩阵加密中，窃取者想要获得数据r的完整信息，不光要对密匙和随机函数进行破解，而且必须获得矩阵中每一个元素的值，才能恢复处全部信息；

(3)将随机产生的虚拟向量随机地安排到矩阵C“’中，能有效掩饰真实的n值，这进一步提高了破译的难度，这对于均分分割的方案来说是尤为重要的，min(N₁,N₂)≥n+5，得到的矩阵Q的行数或者列数至少比n值大5，提高了5个安全等级；

(4)恢复数据过程中每一个步均与储存的数据进行比较，降低了容错率；一次数据恢复失败后，并不立即丢失恢复出来的数据，而是采取暂存的方式，降低了系统的计算强度。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.一种车场停车位发布管理系统，其特征是，包括读卡机、本地处理器、显示器和云服务器；所述读卡机安装在车场的每个车位上，车辆每次进入或者离开车位时，车主用卡片在读卡机上读卡，读卡机获得相关信息并将信息通过无线网络上传至云服务器，所述相关信息包括公开信息和保密信息两部分，公开信息直接上传至云服务器，保密信息经过数据储存和恢复单元后上传至云服务器；云服务器接收到上述信息后，通过所述公开信息更新车位的占用情况，并发送至请求查看的本地处理器中，所述本地处理器与车上的GPS定位系统集成，车主通过与本地处理器相连的显示器来查看当前车位情况；所述保密信息由管理人员个人PC通过数据储存和恢复单元统一录入储存到云服务器，并通过数据储存和恢复单元进行恢复查看操作；所述云服务器包括计算云服务器和储存云服务器，所述计算云服务器为数据处理提供计算支撑，所述储存云服务器用于储存相关数据。

2.根据权利要求1所述的一种车场停车位发布管理系统，其特征是，所述公开信息包括进入或者离开车位的时间、车位编号，所述保密信息包括车主注册姓名、联系电话、车牌号。

3.根据权利要求2所述的一种车场停车位发布管理系统，其特征是，还包括与所述云服务器相连的车位停车时间提醒系统，所述车位停车时间提醒系统通过计算每个车位的每次停车时间，根据预先输入的收费和停车时间标准，如果停车时间超限，则向相应的车辆上的显示器发送超时信息，一并将当前超时的费用发送给车主。