CN109741627A - 一种共享停车位数据处理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种共享停车位数据处理系统及其方法，属于共享停车数据处理域，本发明通过设置了量子比较运算筛选器，通过量子比较运算筛选器把出租的车辆进行量子运算后形成一个列向量数组传入到车位服务器模块进行储存，从而使得在后续需要查找的时候更加方便；同时通过量子比较运算筛选器预约的车位信息进行量子比较运算后，得出一个排列的向量或者数组，由用户选择，使用量子计算处理数据，使得处理速度更加快，防止在处理该车位数据时，已经被另外一个客户预定，防止用户预定车位冲突的情况；本方法充分体现了数据处理的高效性。解决现有车位共享预约系统处理数据速度慢和出现多个用户同时间段对一个车位下单成功的技术问题。

Description

一种共享停车位数据处理系统及其方法

技术领域

本发明涉及共享停车数据处理领域，特别地，涉及一种共享停车位数据处理系统及其方法。

背景技术

随着汽车保有量的逐年递增，而城市道路和停车位的规划、设置已无法满足日益增长的出行停车需求的矛盾亦日渐突出；随之出现乱停车，高峰时段找不到车位，找车位产生拥堵等一系列社会问题摆在了城市管理者和消费者面前。目前我国的许多城市实施了应对城市拥堵和停车难的问题这方面的的政策、规划和改扩建，如：单双号限行制度，车辆限牌，外地车禁止驶入某些交通繁忙区域，大力发展公共交通等这些应对措施，但城市停车难、行车拥堵的基本现状仍无法根本解决。

根据政府部门和城市交通相关部门的统计，城市停车场的数量以及停车位的数量都很有限，也就是说停车位远远小于汽车的总量，不能满足当前用户的停车需求。这就造成了城市交通拥堵的现象，并且越来越严重；为了满足日益增长的交通需求，必须尽快改善城市的交通条件和设施的利用效率的需求迫在眉睫。根据目前发展趋势，据专业人士推测，私家车数量的急剧增加势必会提高对停车场的要求，目前的停车场已经不能满足当前的停车需求，因此“停车经济”具有很好的发展前景。伴随着停车场规模的扩大以及停车位的增加，对停车场的有效管理也越来越重要，所以针对目前对停车场的需求有必要开发一套高效运行的智能停车场管理系统。

由于车位共享是人们的生活中经常使用到的，因此使得用户量会瞬间的膨胀，但是由于现有系统的处理数据的能力有限，特别是在短时间内对大批数据的处理和分析等，输出结果较慢同时会引起一个车位多人同时下单成功的情况，给用户使用带来很多的麻烦。由于近年来，量子通信，量子数据处理和量子存储的发展，量子通信及数据处理成为数据处理发展的研究方向，其处理数据是现有传统数据处理速度的几十倍或者上百倍等，因此需要设计出一种量子数据处理的车位共享数据处理系统。

发明内容

本发明目的在于提供一种共享停车位数据处理系统及其方法，解决现有车位共享预约系统处理数据速度慢和出现多个用户同时间段对一个车位下单成功的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种共享停车位数据处理方法，包括如下步骤：

步骤1：设计量子运算比较筛选模块的量子借位器和量子复位器；

步骤2：根据量子借位器和量子复位器设计出量子比较运算筛选器；

步骤3：用户通过车位出租模块输入出租的车位信息，并把出租的车位信息传给量子运算比较筛选模块；

步骤4：量子运算比较筛选模块通过设计好的量子比较运算筛选器把多个用户的出租车位信息进行量子比较运算后传给车位服务器模块；

步骤5：用户通过车位预约模块输入需要预约的车位信息，并把需要预约的车位信息传给量子运算比较筛选模块；

步骤6：量子运算比较筛选模块通过预约的车位信息查找车位服务器模块内的车位信息，并使用模糊算法查找出多个相关车位信息；

步骤7：量子运算比较筛选模块通过设计好的量子比较运算筛选器把查找的多个相关车位信息进行量子比较运算，得到运算结果；

步骤8：量子运算比较筛选模块把运算结果返回给车位预约模块，用户确定预约，完成车位共享预约。

进一步地，所述步骤1中的量子借位器和复位器的具体过程为：

利用四个受控门和一个2量子比特的融合门实现量子借位器设计线路，用符号B_o表示；

将量子借位器应用到量子态|c_i-1>|b_i>|a_i>，得到

其中是异或操作，c_i-1,b_i,a_i∈{0,1}，当c_i-1表示两个整数减b-a的前i-1位减的借位，b_i,a_i分别表示整数b,a的第i位数，则表示两个整数减b-a的前i位减的借位；

将量子借位器运算后的辅助量子位(即第一个量子位)复位到|c_i-1>，设计量子复位器，它由四个受控门和一个2量子比特的融合门组成，用符号R_e表示；

将量子复位器应用到量子态得到

其中是异或操作，ci,bi,ai∈{0,1}，由公式(2)可知量子复位器将

复位为|c_i-1>|b_i>|a_i>。

进一步地，所述步骤2中设计量子比较运算筛选器的具体过程为：

利用量子借位器、量子复位器和Toffoli门实现n量子比特的量子比较运算筛选器，用符号C_a表示，n量子比特的量子比较器由(n-1)个借位器、(n-1)个量子复位器、2个Toffoli门和1个量子受控门组成，它实现两个n位的整数的比较运算；

假设n位的整数a和b存储在如下两个n量子比特的基态中：

其中a_n-1a_n-2...a₀和b_n-1b_n-2...b₀分别是整数a和b的二进制表示，a_h,b_h∈{0,1},h＝0,...,n-1；

添加2量子比特的量子基态作为量子比较器的辅助位，并排列顺序得到|0b_{n- 1}a_n-1b_n-2a_n-2...0b₀a₀>作为输入，将量子比较器应用到|0b_n-1a_n-1b_n-2a_n-2...0b₀a₀>，得到

C_a|0b_n-1a_n-1b_n-2a_n-2...0b₀a₀>＝|ξb_n-1a_n-1b_n-2a_n-2...0b₀a₀>| (4)

其中当b≥a时，ξ＝0,当b＜a时,ξ＝¹，

由公式(4)可知，量子比较运算筛选器实现如下的比较运算：

由公式(5)可知，其中一个辅助量子比特运算前和运算后都为|0>，它不会与保存运算结果的量子态构成纠缠，故可在运算后移去，形成n位量子比较运算筛选器。

进一步地，所述步骤4量子比较运算的具体过程为：

设置2^m个元素的列向量

可以存储如下的(n+m)量子比特的量子叠加态中：

其中b(j)是一个n位整数，代表出租的车位信息，j＝0,...,2^m-1，n和m都是正整数；

将比较器C_a和张量运算得到新的量子运算其中符号为张量运算符号，将应用到

得到

其中a_n-1a_n-2…a₀和b(j)_n-1b(j)_n-2...b(j)₀分别是整数a、b(j)的二进制表示，当b(j)≥a时，ξ(j)＝0,当b(j)＜a时,ξ(j)＝1,n,m为整数；

由公式(7)可知，实现如下的比较运算：

其中即实现如下比较运算：

由公式(6)可知，由一个n量子比较运算筛选器和m量子比特的输入接口构成，输入接口输入每个出租的车位信息，经过n量子比较运算筛选器进行筛选得出结果，如公式(8)。

进一步地，所述步骤7中量子比较运算的过程为：

使用步骤4中的n量子比较运算筛选器原理进行运算，输入接口的数据为相关车位信息，运算得出的结果为与用户输入的预约地点和时间最接近的车位信息供用户预约。

一种共享停车位数据处理系统，包括车位出租模块、车位预约模块、量子运算比较筛选模块和车位服务器模块，所述车位出租模块和车位预约模块均与量子运算比较筛选模块连接，所述量子运算比较筛选模块与车位服务器模块连接，

所述车位出租模块用于供用户输入出租的车位信息，并把出租的车位信息传给量子运算比较筛选模块，所述出租的车位信息包括车位具体地点和出租时间；

所述车位预约模块用于供用户输入预约车位信息，并把预约车位信息传给量子运算比较筛选模块，同时接收量子运算比较筛选模块返回可租用的车位信息，用户选择出租车位点击完成预约；

所述量子运算比较筛选模块使用量子比较运算筛选器对车位出租模块传入的所有出租的车位信息进行量子比较运算，并把运算结果传给车位服务器模块存储，用于接收车位预约模块预约车位的请求信息，并根据请求信息通过模糊算法找出相关可租用车位，同时通过量子比较运算筛选器对相关可租用车位进行量子比较运算返回排序的可租用车位信息，并传给车位预约模块；

所述车位服务器模块用于存储车位可出租的车位信息和用户预约的车位信息。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过设置了量子比较运算筛选器，通过量子比较运算筛选器把出租的车辆进行量子运算后形成一个列向量数组传入到车位服务器模块进行储存，从而使得在后续需要查找的时候更加方便；同时通过量子比较运算筛选器预约的车位信息进行量子比较运算后，得出一个排列的向量或者数组，由用户选择，使用量子计算处理数据，使得处理速度更加快，防止在处理该车位数据时，已经被另外一个客户预定，防止用户预定车位冲突的情况；本方法充分体现了数据处理的高效性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的方法流程图。

图2是本发明优选实施例的系统模块框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

一种共享停车位数据处理方法，包括如下步骤：

步骤1：设计量子运算比较筛选模块的量子借位器和量子复位器。该步骤一般只有在初次使用系统时需要运作生成的，他生成了一次后，后面就不需要在执行该步骤。量子借位器和量子复位器的具体量子数量由先关系统的大小或者数据的繁忙情况进行来定。

步骤2：根据量子借位器和量子复位器设计出量子比较运算筛选器。该步骤一般只有在初次使用系统时需要运作生成的，他生成了一次后，后面就不需要在执行该步骤。当步骤1和步骤2都已经完成后，以后的运行的数据处理均是通过步骤3进行开始的运算数据处理，从而使得数据更加快，如果重新执行步骤1和步骤2的话会加长数据处理时间，但是也是可以执行的。根据不同数据生成相应位数的量子比较运算筛选器。

步骤3：用户通过车位出租模块输入出租的车位信息，并把出租的车位信息传给量子运算比较筛选模块。出租的车位信息主要是包括车位的具体地点、出租的时间段，量子比较运算筛选器主要是基于这两个量进行运算处理。

步骤4：量子运算比较筛选模块通过设计好的量子比较运算筛选器把多个用户的出租车位信息进行量子比较运算后传给车位服务器模块。多个出租的车位信息被运算处理后，根据区域地点为列，时间段位行的向量。从而方便了后续的预约车位寻找，提高数据处理速度。

步骤5：用户通过车位预约模块输入需要预约的车位信息，并把需要预约的车位信息传给量子运算比较筛选模块。车位预约模块先把预约车位的请求传给量子运算比较筛选模块，预约车位的请求为地点和时间段，然后量子运算比较筛选模块根据该请求在车位服务器模块查找。

步骤6：量子运算比较筛选模块通过预约的车位信息查找车位服务器模块内的车位信息，并使用模糊查找出多个相关车位信息。模糊算法先根据区域地点和时间进行筛选出相关的车位。然后量子运算比较筛选模块对相关的车位进行量子处理，得到预约车位请求的最好的车位数据，次好的车位数据，较差车位数据等进行排列，形成一个纵向向量或者数据供用户选择。

步骤7：量子运算比较筛选模块通过设计好的量子比较运算筛选器把查找的多个相关车位信息进行量子比较运算，得到运算结果。

步骤8：量子运算比较筛选模块把运算结果返回给车位预约模块，用户确定预约，完成车位共享预约。

基础知识：

张量积是将小的向量空间合在一起，构成更大向量空间的一种方法，用符号表示。对于两个基态|u>和|v>，它们的张量积常用缩写符号|uv>，|u>|v>或|u,v>表示，例如对于基态|0>和|1>，它们的张量积可表示为

对于矩阵U的n次张量积可简写成对于量子态|u>的n次张量积也可简写成

可以用n量子比特来表示一个小于2ⁿ整数：|b_n-1b_n-2...b₀>，其中b_h∈{0,1},h＝0,...,n-1。

进一步，n+m量子比特态

可以存储一个大小为2^m的列向量：

其中b(j)是一个n位整数，j＝0,...,2^m-1，n和m都是正整数。

所述步骤1中的量子借位器和复位器的具体过程为：

利用四个受控门和一个2量子比特的融合门实现量子借位器设计线路，用符号B_o表示；

将量子借位器应用到量子态|c_i-1>|b_i>|a_i>，得到

其中是异或操作，c_i-1,b_i,a_i∈{0,1}，当c_i-1表示两个整数减b-a的前i-1位减的借位，b_i,a_i分别表示整数b,a的第i位数，则表示两个整数减b-a的前i位减的借位；

将量子借位器运算后的辅助量子位(即第一个量子位)复位到|c_i-1>，设计量子复位器，它由四个受控门和一个2量子比特的融合门组成，用符号R_e表示；

将量子复位器应用到量子态得到

其中是异或操作，c_i,b_i,a_i∈{0,1}，由公式(2)可知量子复位器将复位为|c_i-1>|b_i>|a_i>。

所述步骤2中设计量子比较运算筛选器的具体过程为：

利用量子借位器、量子复位器和Toffoli门实现n量子比特的量子比较运算筛选器，用符号C_a表示，n量子比特的量子比较器由(n-1)个借位器、(n-1)个量子复位器、2个Toffoli门和1个量子受控门组成，它实现两个n位的整数的比较运算；

假设n位的整数a和b存储在如下两个n量子比特的基态中：

其中a_n-1a_n-2...a₀和b_n-1b_n-2...b₀分别是整数a和b的二进制表示，a_h,b_h∈{0,1},h＝0,...,n-1；

添加2量子比特的量子基态作为量子比较器的辅助位，并排列顺序得到|0b_{n- 1}a_n-1b_n-2a_n-2...0b₀a₀>作为输入，将量子比较器应用到|0b_n-1a_n-1b_n-2a_n-2...0b₀a₀>，得到

C_a|0b_n-1a_n-1b_n-2a_n-2...0b₀a₀>＝|ξb_n-1a_n-1b_n-2a_n-2…0b₀a₀> (4)

其中当b≥a时，ξ＝0,当b＜a时,ξ＝1，

由公式(4)可知，量子比较运算筛选器实现如下的比较运算：

由公式(5)可知，其中一个辅助量子比特运算前和运算后都为|0>，它不会与保存运算结果的量子态构成纠缠，故可在运算后移去，形成n位量子比较运算筛选器。

所述步骤4量子比较运算的具体过程为：

设置2^m个元素的列向量

可以存储如下的(n+m)量子比特的量子叠加态中：

其中b(j)是一个n位整数，代表出租的车位信息，j＝0,…,2^m-1，n和m都是正整数；

将比较器C_a和张量运算得到新的量子运算其中符号为张量运算符号，将应用到

得到

其中a_n-1a_n-2...a₀和b(j)_n-1b(j)_n-2...b(j)₀分别是整数a、b(j)的二进制表示，当b(j)≥a时，ξ(j)＝0,当b(j)＜a时,ξ(j)＝1,n,m为整数；

由公式(7)可知，实现如下的比较运算：

其中即实现如下比较运算：

由公式(6)可知，由一个n量子比较运算筛选器和m量子比特的输入接口构成，输入接口输入每个出租的车位信息，经过n量子比较运算筛选器进行筛选得出结果，如公式(8)。

所述步骤7中量子比较运算的过程为：

使用步骤4中的n量子比较运算筛选器原理进行运算，输入接口的数据为相关车位信息，运算得出的结果为与用户输入的预约地点和时间最接近的车位信息供用户预约。

一种共享停车位数据处理系统，包括车位出租模块、车位预约模块、量子运算比较筛选模块和车位服务器模块，所述车位出租模块和车位预约模块均与量子运算比较筛选模块连接，所述量子运算比较筛选模块与车位服务器模块连接。

所述车位出租模块用于供用户输入出租的车位信息，并把出租的车位信息传给量子运算比较筛选模块，所述出租的车位信息包括车位具体地点和出租时间。

所述车位预约模块用于供用户输入预约车位信息，并把预约车位信息传给量子运算比较筛选模块，同时接收量子运算比较筛选模块返回可租用的车位信息，用户选择出租车位点击完成预约。

所述量子运算比较筛选模块使用量子比较运算筛选器对车位出租模块传入的所有出租的车位信息进行量子比较运算，并把运算结果传给车位服务器模块存储，用于接收车位预约模块预约车位的请求信息，并根据请求信息通过模糊算法找出相关可租用车位，同时通过量子比较运算筛选器对相关可租用车位进行量子比较运算返回排序的可租用车位信息，并传给车位预约模块。所述车位服务器模块用于存储车位可出租的车位信息和用户预约的车位信息。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种共享停车位数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：设计量子运算比较筛选模块的量子借位器和量子复位器；

步骤2：根据量子借位器和量子复位器设计出量子比较运算筛选器；

步骤3：用户通过车位出租模块输入出租的车位信息，并把出租的车位信息传给量子运算比较筛选模块；

步骤4：量子运算比较筛选模块通过设计好的量子比较运算筛选器把多个用户的出租车位信息进行量子比较运算后传给车位服务器模块；

步骤5：用户通过车位预约模块输入需要预约的车位信息，并把需要预约的车位信息传给量子运算比较筛选模块；

步骤6：量子运算比较筛选模块通过预约的车位信息查找车位服务器模块内的车位信息，并使用模糊算法查找出多个相关车位信息；

步骤7：量子运算比较筛选模块通过设计好的量子比较运算筛选器把查找的多个相关车位信息进行量子比较运算，得到运算结果；

步骤8：量子运算比较筛选模块把运算结果返回给车位预约模块，用户确定预约，完成车位共享预约。

2.根据权利要求1所述的一种共享停车位数据处理方法，其特征在于，所述步骤1中的量子借位器和复位器的具体过程为：

利用四个受控门和一个2量子比特的融合门实现量子借位器设计线路，用符号B_o表示；

将量子借位器应用到量子态|c_i-1>|b_i>|a_i>，得到

其中是异或操作，c_i-1,b_i,a_i∈{0,1}，当c_i-1表示两个整数减b-a的前i-1位减的借位，b_i,a_i分别表示整数b,a的第i位数，则表示两个整数减b-a的前i位减的借位；

将量子借位器运算后的辅助量子位(即第一个量子位)复位到|c_i-1>，设计量子复位器，它由四个受控门和一个2量子比特的融合门组成，用符号R_e表示；

将量子复位器应用到量子态得到

其中是异或操作，c_i,b_i,a_i∈{0,1}，由公式(2)可知量子复位器将复位为|c_i-1>|b_i>|a_i>。

3.根据权利要求1所述的一种共享停车位数据处理方法，其特征在于，所述步骤2中设计量子比较运算筛选器的具体过程为：

利用量子借位器、量子复位器和Toffoli门实现n量子比特的量子比较运算筛选器，用符号C_a表示，n量子比特的量子比较器由(n-1)个借位器、(n-1)个量子复位器、2个Toffoli门和1个量子受控门组成，它实现两个n位的整数的比较运算；

假设n位的整数a和b存储在如下两个n量子比特的基态中：

其中a_n-1a_n-2...a₀和b_n-1b_n-2...b₀分别是整数a和b的二进制表示，a_h,b_h∈{0,1},h＝0,...,n-1；

添加2量子比特的量子基态作为量子比较器的辅助位，并排列顺序得到|0b_n-1a_{n- 1}b_n-2a_n-2...0b₀a₀>作为输入，将量子比较器应用到|0b_n-1a_n-1b_n-2a_n-2...0b₀a₀>，得到

C_a|0b_n-1a_n-1b_n-2a_n-2...0b₀a₀>＝|ξb_n-1a_n-1b_n-2a_n-2...0b₀a₀> (4)

其中当b≥a时，ξ＝0,当b＜a时,ξ＝1，

由公式(4)可知，量子比较运算筛选器实现如下的比较运算：

由公式(5)可知，其中一个辅助量子比特运算前和运算后都为|0>，它不会与保存运算结果的量子态构成纠缠，故可在运算后移去，形成n位量子比较运算筛选器。

4.根据权利要求1所述的一种共享停车位数据处理方法，其特征在于，所述步骤4量子比较运算的具体过程为：

设置2^m个元素的列向量

可以存储如下的(n+m)量子比特的量子叠加态中：

其中b(j)是一个n位整数，代表出租的车位信息，j＝0,...,2^m-1，n和m都是正整数；

将比较器C_a和张量运算得到新的量子运算其中符号为张量运算符号，将应用到

得到

其中a_n-1a_n-2…a₀和b(j)_n-1b(j)_n-2...b(j)₀分别是整数a、b(j)的二进制表示，当b(j)≥a时，ξ(j)＝0,当b(j)＜a时,ξ(j)＝1,n,m为整数；

由公式(7)可知，实现如下的比较运算：

其中即实现如下比较运算：

由公式(6)可知，由一个n量子比较运算筛选器和m量子比特的输入接口构成，输入接口输入每个出租的车位信息，经过n量子比较运算筛选器进行筛选得出结果，如公式(8)。

5.根据权利要求3所述的一种共享停车位数据处理方法，其特征在于，所述步骤7中量子比较运算的过程为：

使用步骤4中的n量子比较运算筛选器原理进行运算，输入接口的数据为相关车位信息，运算得出的结果为与用户输入的预约地点和时间最接近的车位信息供用户预约。

6.一种共享停车位数据处理系统，其特征在于，包括车位出租模块、车位预约模块、量子运算比较筛选模块和车位服务器模块，所述车位出租模块和车位预约模块均与量子运算比较筛选模块连接，所述量子运算比较筛选模块与车位服务器模块连接，

所述车位出租模块用于供用户输入出租的车位信息，并把出租的车位信息传给量子运算比较筛选模块，所述出租的车位信息包括车位具体地点和出租时间；

所述车位预约模块用于供用户输入预约车位信息，并把预约车位信息传给量子运算比较筛选模块，同时接收量子运算比较筛选模块返回可租用的车位信息，用户选择出租车位点击完成预约；

所述量子运算比较筛选模块使用量子比较运算筛选器对车位出租模块传入的所有出租的车位信息进行量子比较运算，并把运算结果传给车位服务器模块存储，用于接收车位预约模块预约车位的请求信息，并根据请求信息通过模糊算法找出相关可租用车位，同时通过量子比较运算筛选器对相关可租用车位进行量子比较运算返回排序的可租用车位信息，并传给车位预约模块；

所述车位服务器模块用于存储车位可出租的车位信息和用户预约的车位信息。