CN109840957A - 一种基于区块链的分布式停车共享系统及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于共享经济技术领域,公开了基于区块链的分布式停车共享系统及实现方法,移动终端用户通过互联网与车位流转平台连接在一起,车位流转平台还与智能匹配系统和ITS支付手段连通,共同作为区块链的实现工具。在城市的各个角落分布有若干个停车位节点,并通过分布式停车位进行管理,每个车位安装有车位信息监测器和GPS定位系统,通过这两个系统收集车位信息,将车位信息通过物联网系统传递至车位流转平台中,供移动终端用户进行读取。本发明通过区块链融入进停车位中,将城市中各个分布的停车位进行弱控制、去中心化的管理,降低第三方参与程度,使用户直接点对点的接入对接,降低管理成本,加强用户信息数据的安全性。
Description
技术领域
本发明属于共享经济技术领域,尤其涉及基于区块链的分布式停车共享系统及实现方法。
背景技术
随着时代的不断发展,共享经济逐渐占领了我们的生活,共享经济是一个由第三方创建的、以信息技术为基础的市场平台,通过这个平台可以进行闲置物品交易、分享自己的知识或者面向企业去筹集资金,共享经济作为供需双方的纽带,为我们的生活带来了极大的便利。
目前,随着汽车保有量不断地增多,汽车停车位的不均衡问题日益严重,该问题逐渐被业内人士所关注,在面对巨大的市场不匹配的情况下,由于共享停车位通过中心化的模式进行匹配撮合,交易成本较高,且中心化模式的平台风险较高,平台信用得不到保障,匹配双方的利益无法得到保障。
综上所述,现有技术存在的问题是:
中心化模式下的共享停车系统交易成本高。
平台风险高。
匹配双方的利益无法得到很好地保障。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了基于区块链的分布式停车共享系统及实现方法。
本发明是这样实现的,一种基于区块链的分布式停车共享实现方法包括:
GPS定位系统和车位信息监测器收集到的停车信息基于物联网系统传递至车位流转平台中。
移动终端用户的子节点用户基于互联网与车位流转平台连通,并基于该平台实现周边附近的停车位匹配。
智能匹配系统通过K邻近算法将节点子用户周边空闲的车位信息进行匹配。
采用ITS支付方式,直接由用户对用户,节点对节点的方式完成车位停车信息的支付。
进一步,所述基于区块链的分布式停车共享系实现方法具体包括:
第一步,利用车位内置的基于跳跃与改进粒子群算法的GPS定位仪与车位信息监测器采集车位信息;
第二步,将采集的车位信息经由物联网传送至车位流转平台;
第三步,车位流转平台通过K临近算法将用户与用户周边空闲车位信息进行匹配,并将匹配的车位信息经由互联网传送至移动终端;
第四步,用户通过移动终端查看匹配的车位信息,并通过GPS位置进行导航;
第五步,采用ITS支付手段,双方采用电子货币进行支付转移确认。
进一步,第一步中,GPS定位仪与车位信息监测器采集车位信息的方法包括:
(1)初始化相关参数,包括:网络区域大小、网络中的节点数、节点跳数;
(2)信标节点向其他节点广播初始化跳数为0以及其他信息,其他节点记录同一信标节点最小跳数信息并将跳数加一后转发给其他节点,最后求得每个信标节点到未知节点的最小跳数;
(3)整个网络知道信标节点与信标节点和未知节点之间的最小跳数,网络中信标节点的平均每跳距离按下式计算:
其中,n为信标节点的个数,(xi,yi)、(xj,yj)分别为信标节点i、j的坐标,hopij为信标节i、j之间的跳数;
(4)利用改进的平均每跳距离的方法重新计算信标节点的平均每跳距离;
(5)初始化种群;初始化粒子i的位置Xi=(xi1,xi2,…,xiD)与速度Vi=(vi1,vi2,…,viD),自身历史最优位置pbesti=Xi,根据下式,计算种群的适应度函数值,全局最优gbesti为初始种群的最有位置,并初始化k=0;
其中M大于等于3,为未知节点选用信标节点的数目;Xi为信标节点的坐标;X0选用粒子群算法中的全局最优解;di为未知节点与信标节点i计算的距离;
(6)令k=k+1,根据以下式更新粒子的速度和位置:
vid(k+1)=ω·vid(k)+c1r1[pbesid-xid(k)]+
c2r2[gbesti-xid(k)]
xid(k+1)=xid(k)+r·vid(k)
其中,w为惯性权重,粒子i的历史最优位置pbesti=(pbest1,pbest2,…,pbestD),全局历史最优位置gbesti=(gbest1,gbest2,…,gbestD);c1、c2加速因子,r1、r2为在[0,1]上服从均匀分布的随机数,r为约束因子;
(7)比较当前位置与粒子历史最优位置的适应度值的大小;若当前位置粒子的适应度值比粒子历史最优位置适应度值,则更新粒子历史最优位置;否则,保持粒子历史最优位置;
(8)比较粒子历史最优位置与全局最优位置的适应度值的大小;若粒子历史最优位置的适应度值比全局最优位置的适应度值大,则更新粒子的全局最优位置;否则,保持粒子的全局最优位置;
(9)若满足终止条件,则输出全局最优解。否则重复执行步骤(6)至步骤(8)。
进一步,步骤(4)具体包括:
1)网络中有n个信标节点,计算所有信标节点的平均每跳距离,并记为avg,则有:
2)利用信标节点i的平均每跳距离与所有信标节点的平均每跳距离之差计算误差Di1,如下式:
Di1=(avghopsizei-avg)2
3)利用信标节点i、j间的实际距离与其估计距离间的平均每跳距离误差Di2下式计算:
4)其中,dij为信标节点的实际距离,为信标节点i、j的估计距离;
5)综合考虑信标节点i的平均每跳距离误差,得到自身平均每跳距离误差系数,并把此误差系数作为其余信标节点计算平均每跳距离的权值,权值计算表达式为:
6)重新估算信标节点i的平均每跳距离avginew,由于均方误差差越小,则真实度越高,相应的权值越大。采用带加权值方法优化信标节点i的平均每跳距离;计算信标节点i的平均每跳距离方案如下:
信标节点i、j两节点间的平均每跳距离为avghopsizeij即:
改进的信标节点i的平均每跳距离为信标节点i与其余m-1个信标节点的平均每跳距离的加权,即
进一步,第三步将用户与用户周边空闲车位信息进行匹配,具体包括:
(1)初始化距离为最大值。
(2)计算每个停车位到用户所在点之间的距离d。
(3)得到目前k个最临近停车位中的最大距离dmax。
(4)如果d小于dmax,则将该训练样本作为K-最邻近样本。
(5)重复步骤(2)至步骤(4),直至未知停车位与训练样本的距离都算完。
(6)统计K-最近邻样本中每个类标号出现的次数。
(7)选择出现频率最大的类标号作为未知样本的类标号。
本发明的另一目的在于提供一种基于区块链的分布式停车共享程序,所述基于区块链的分布式停车共享程序实现所述的基于区块链的分布式停车共享实现方法。
本发明的另一目的在于提供一种终端,所述终端搭载实现所述基于区块链的分布式停车共享实现方法的处理器。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行所述的基于区块链的分布式停车共享实现方法。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于区块链的分布式停车共享实现方法的基于区块链的分布式停车共享系统,所述基于区块链的分布式停车共享系统包括:
移动终端模块,与车位流转模块连接,包括若干移动终端用户节点,用于供用户读取采集的车位信息。
车位流转模块,与移动终端模块、物联网模块连接,包括智能匹配单元与ITS支付单元,用于作为区块链的运行;
物联网模块,与车位流转模块连接,用于传输车位信息;
分布式停车位管理模块,包括若干停车位节点,用于管理停车位节点。
停车位节点包括车位信息监测器与GPS定位仪;
车位信息监测器用于收集车位信息;
GPS定位仪用于采集车位位置信息,导航。
本发明的另一目的在于提供一种搭载所述基于区块链的分布式停车共享系统的基于区块链的分布式停车共享平台。
本发明的优点及积极效果为:
本发明基于区块链的分布式停车共享系统及实现方法,该基于区块链的分布式停车共享系统及实现方法设置有移动终端用户,移动终端用户下包含有若干移动终端用户节点,分布在城市中各个地方。移动终端用户通过互联网与车位流转平台连接在一起,车位流转平台还与智能匹配系统和ITS支付手段连通,共同作为区块链的实现工具。在城市的各个角落分布有若干个停车位节点,并通过分布式停车位进行管理,每个车位安装有车位信息监测器和GPS定位系统,通过这两个系统收集车位信息,将车位信息通过物联网系统传递至车位流转平台中,供移动终端用户进行读取。
该基于区块链的分布式停车共享系统及实现方法通过区块链融入进停车位中,将城市中各个分布的停车位进行弱控制、去中心化的管理,降低第三方参与程度,使用户直接点对点的接入对接,降低管理成本,加强用户信息数据的安全性。
本发明智能匹配系统将周边需要使用车位用户与周边空闲车位进行匹配,无需第三方介入。用户支付方式采用ITS支付手段,采用数字货币进行交易,去中心化,无第三方进行干预。车位信息通过物联网系统传递至移动终端用户,使用户可以时刻了解周边空闲车位信息。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于区块链的分布式停车共享系统示意图。
图2是本发明实施例提供的基于区块链的分布式停车共享系统结构框图。
图中:1、移动终端用户;2、智能匹配系统;3、车位流转平台;4、ITS支付手段;5、GPS定位系统;6、物联网系统;7、车位信息监测器;8、分布式停车位。
图3是本发明实施例提供的基于区块链的分布式停车共享系统及实现方法流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下。
现有技术中,中心化模式下的共享停车系统交易成本高,平台风险高,匹配双方的利益无法得到很好地保障。
为解决上述问题,下面结合具体方案对本发明作详细的描述。
如图1-图2所示,本发明实施例提供的基于区块链的分布式停车共享系统包括:
移动终端模块1、车位流转模块2、物联网模块3、分布式停车位管理模块4。
移动终端模块1:与车位流转模块2连接,包括若干移动终端用户节点,用于供用户读取采集的车位信息。
车位流转模块2:与移动终端模块1、物联网模块3连接。包括智能匹配单元5与ITS支付单元6。用于作为区块链的实现工具。
物联网模块3:与车位流转模块2连接,用于传输车位信息。
分布式停车位管理模块4:包括若干停车位节点,用于管理停车位节点。
本发明实施例提供的停车位节点具体包括:
停车位节点包括车位信息监测器7与GPS定位仪8。
车位信息监测器7:用于收集车位信息。
GPS定位仪8:用于采集车位位置信息,导航。
如图3所示,本发明实施例提供的基于区块链的分布式停车共享方法包括:
S101,利用车位内置的基于跳跃与改进粒子群算法的GPS定位仪与车位信息监测器采集车位信息。
S102,将采集的车位信息经由物联网传送至车位流转平台。
S103,车位流转平台通过K临近算法将用户与用户周边空闲车位信息进行匹配,并将匹配的车位信息经由互联网传送至移动终端。
S104,用户通过移动终端查看匹配的车位信息,并通过GPS位置进行导航。
S105,采用ITS支付手段,双方采用电子货币进行支付转移确认。
步骤S101中,本发明实施例提供的基于跳跃与改进粒子群算法包括:
(1)初始化相关参数,包括:网络区域大小、网络中的节点数、节点跳数。
(2)信标节点向其他节点广播初始化跳数为0以及其他信息(位置信息),其他节点记录同一信标节点最小跳数信息并将跳数加一后转发给其他节点,最后求得每个信标节点到未知节点的最小跳数。
(3)整个网络知道信标节点与信标节点和未知节点之间的最小跳数,网络中信标节点的平均每跳距离按下式计算:
其中,n为信标节点的个数,(xi,yi)、(xj,yj)分别为信标节点i、j的坐标,hopij为信标节i、j之间的跳数。
(4)利用改进的平均每跳距离的方法重新计算信标节点的平均每跳距离。
(5)初始化种群。初始化粒子i的位置Xi=(xi1,xi2,…,xiD)与速度Vi=(vi1,vi2,…,viD),自身历史最优位置pbesti=Xi,根据下式,计算种群的适应度函数值,全局最优gbesti为初始种群的最有位置,并初始化k=0。
其中M大于等于3,为未知节点选用信标节点的数目。Xi为信标节点的坐标。X0选用粒子群算法中的全局最优解。di为未知节点与信标节点i计算的距离。
(6)令k=k+1,根据以下4式更新粒子的速度和位置:
vid(k+1)=ω·vid(k)+c1r1[pbesid-xid(k)]+
c2r2[gbesti-xid(k)]
xid(k+1)=xid(k)+r·vid(k)
其中,w为惯性权重,粒子i的历史最优位置pbesti=(pbest1,pbest2,…,pbestD),全局历史最优位置gbesti=(gbest1,gbest2,…,gbestD)。c1、c2加速因子(一般取2),r1、r2为在[0,1]上服从均匀分布的随机数,r为约束因子。
(7)比较当前位置与粒子历史最优位置的适应度值的大小。若当前位置粒子的适应度值比粒子历史最优位置适应度值,则更新粒子历史最优位置。否则,保持粒子历史最优位置。
(8)比较粒子历史最优位置与全局最优位置的适应度值的大小。若粒子历史最优位置的适应度值比全局最优位置的适应度值大,则更新粒子的全局最优位置。否则,保持粒子的全局最优位置。
(9)若满足终止条件,则输出全局最优解。否则重复执行步骤(6)至步骤(8)。
步骤(4)中,本发明实施例提供的改进的平均每跳距离的方法包括:
1)假设网络中有n个信标节点,计算所有信标节点的平均每跳距离,并记为avg,则有:
2)利用信标节点i的平均每跳距离与所有信标节点的平均每跳距离之差计算误差Di1,如下式:
Di1=(avghopsizei-avg)2
3)利用信标节点i、j间的实际距离与其估计距离间的平均每跳距离误差Di2下式计算:
4)其中,dij为信标节点的实际距离,为信标节点i、j的估计距离。
5)综合考虑信标节点i的平均每跳距离误差,得到自身平均每跳距离误差系数,并把此误差系数作为其余信标节点计算平均每跳距离的权值,权值计算表达式为:
6)重新估算信标节点i的平均每跳距离avginew,由于均方误差差越小,则真实度越高,相应的权值越大。采用带加权值方法优化信标节点i的平均每跳距离。计算信标节点i的平均每跳距离方案如下:
信标节点i、j两节点间的平均每跳距离为avghopsizeij即:
改进的信标节点i的平均每跳距离为信标节点i与其余m-1个信标节点的平均每跳距离的加权,即
步骤S103中,本发明实施例提供的K临近算法包括:
(1)初始化距离为最大值。
(2)计算每个停车位到用户所在点之间的距离d。
(3)得到目前k个最临近停车位中的最大距离dmax。
(4)如果d小于dmax,则将该训练样本作为K-最邻近样本。
(5)重复步骤(2)至步骤(4),直至未知停车位与训练样本的距离都算完。
(6)统计K-最近邻样本中每个类标号出现的次数。
(7)选择出现频率最大的类标号作为未知样本的类标号。
本发明的工作原理是:每个城市分布有不同的车位,每个车位可以视为一个子节点,若干个子节点汇聚在一起,通过分布式停车位管理模块4进行统一管理。每个停车位安装有GPS定位仪8和车位信息监测器7,用于收集车位相关信息,收集到的信息基于物联网模块3传递至车位流转模块2中。
移动终端模块1下包括若干需要使用的停车位的用户,每个用户可以视为一个子节点,每个子节点用户通过移动终端模块1基于互联网与车位流转模块2连通,并基于智能匹配单元5实现周边附近的停车位匹配.
智能匹配单元2通过K邻近算法将节点子用户周边空闲的车位信息进行匹配,无需第三方平台介入,使信息流向更为严密,降低用户信息泄露风险。在支付时,采用ITS支付手段,双方采用电子货币进行支付转移确认,无需第三方银行进行干预,直接由用户对用户,节点对节点的方式完成支付,在提高支付效率的同时,保证了用户账户安全性。通过分布式停车位去中心化的管理方式,使停车信息错位问题得到了快速的解决,让更多的用户点对点的参与其中,减少第三方平台的参与,提高工作效率的同时,加强了信息安全性。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现,所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种基于区块链的分布式停车共享实现方法,其特征在于,所述基于区块链的分布式停车共享系实现方法包括:
GPS定位系统和车位信息监测器收集到的停车信息基于物联网系统传递至车位流转平台中。
移动终端用户的子节点用户基于互联网与车位流转平台连通,并基于该平台实现周边附近的停车位匹配。
智能匹配系统通过K邻近算法将节点子用户周边空闲的车位信息进行匹配。
采用ITS支付方式,直接由用户对用户,节点对节点的方式完成车位停车信息的支付。
2.如权利要求1所述的基于区块链的分布式停车共享实现方法,其特征在于,所述基于区块链的分布式停车共享系实现方法具体包括:
第一步,利用车位内置的基于跳跃与改进粒子群算法的GPS定位仪与车位信息监测器采集车位信息;
第二步,将采集的车位信息经由物联网传送至车位流转平台;
第三步,车位流转平台通过K临近算法将用户与用户周边空闲车位信息进行匹配,并将匹配的车位信息经由互联网传送至移动终端;
第四步,用户通过移动终端查看匹配的车位信息,并通过GPS位置进行导航;
第五步,采用ITS支付手段,双方采用电子货币进行支付转移确认。
3.如权利要求2所述的基于区块链的分布式停车共享实现方法,其特征在于,第一步中,GPS定位仪与车位信息监测器采集车位信息的方法包括:
(1)初始化相关参数,包括:网络区域大小、网络中的节点数、节点跳数;
(2)信标节点向其他节点广播初始化跳数为0以及其他信息,其他节点记录同一信标节点最小跳数信息并将跳数加一后转发给其他节点,最后求得每个信标节点到未知节点的最小跳数;
(3)整个网络知道信标节点与信标节点和未知节点之间的最小跳数,网络中信标节点的平均每跳距离按下式计算:
其中,n为信标节点的个数,(xi,yi)、(xj,yj)分别为信标节点i、j的坐标,hopij为信标节i、j之间的跳数;
(4)利用改进的平均每跳距离的方法重新计算信标节点的平均每跳距离;
(5)初始化种群;初始化粒子i的位置Xi=(xi1,xi2,…,xiD)与速度Vi=(vi1,vi2,…,viD),自身历史最优位置pbesti=Xi,根据下式,计算种群的适应度函数值,全局最优gbesti为初始种群的最有位置,并初始化k=0;
其中M大于等于3,为未知节点选用信标节点的数目;Xi为信标节点的坐标;X0选用粒子群算法中的全局最优解;di为未知节点与信标节点i计算的距离;
(6)令k=k+1,根据以下式更新粒子的速度和位置:
υid(k+1)=ω·υid(k)+c1r1[pbesid-xid(k)]+
c2r2[gbesti-xid(k)]
xid(k+1)=xid(k)+r·vid(k)
其中,w为惯性权重,粒子i的历史最优位置pbesti=(pbest1,pbest2,…,pbestD),全局历史最优位置gbesti=(gbest1,gbest2,…,gbestD);c1、c2加速因子,r1、r2为在[0,1]上服从均匀分布的随机数,r为约束因子;
(7)比较当前位置与粒子历史最优位置的适应度值的大小;若当前位置粒子的适应度值比粒子历史最优位置适应度值,则更新粒子历史最优位置;否则,保持粒子历史最优位置;
(8)比较粒子历史最优位置与全局最优位置的适应度值的大小;若粒子历史最优位置的适应度值比全局最优位置的适应度值大,则更新粒子的全局最优位置;否则,保持粒子的全局最优位置;
(9)若满足终止条件,则输出全局最优解。否则重复执行步骤(6)至步骤(8)。
4.如权利要求3所述的基于区块链的分布式停车共享实现方法,其特征在于,步骤(4)具体包括:
1)网络中有n个信标节点,计算所有信标节点的平均每跳距离,并记为avg,则有:
2)利用信标节点i的平均每跳距离与所有信标节点的平均每跳距离之差计算误差Di1,如下式:
Di1=(avghopsizei-avg)2
3)利用信标节点i、j间的实际距离与其估计距离间的平均每跳距离误差Di2下式计算:
4)其中,dij为信标节点的实际距离,为信标节点i、j的估计距离;
5)综合考虑信标节点i的平均每跳距离误差,得到自身平均每跳距离误差系数,并把此误差系数作为其余信标节点计算平均每跳距离的权值,权值计算表达式为:
6)重新估算信标节点i的平均每跳距离avginew,由于均方误差差越小,则真实度越高,相应的权值越大。采用带加权值方法优化信标节点i的平均每跳距离;计算信标节点i的平均每跳距离方案如下:
信标节点i、j两节点间的平均每跳距离为avghopsizeij即:
改进的信标节点i的平均每跳距离为信标节点i与其余m-1个信标节点的平均每跳距离的加权,即
5.如权利要求2所述的基于区块链的分布式停车共享实现方法,其特征在于,第三步将用户与用户周边空闲车位信息进行匹配,具体包括:
(1)初始化距离为最大值。
(2)计算每个停车位到用户所在点之间的距离d。
(3)得到目前k个最临近停车位中的最大距离dmax。
(4)如果d小于dmax,则将该训练样本作为K-最邻近样本。
(5)重复步骤(2)至步骤(4),直至未知停车位与训练样本的距离都算完。
(6)统计K-最近邻样本中每个类标号出现的次数。
(7)选择出现频率最大的类标号作为未知样本的类标号。
6.一种基于区块链的分布式停车共享程序,其特征在于,所述基于区块链的分布式停车共享程序实现权利要求1~5任意一项所述的基于区块链的分布式停车共享实现方法。
7.一种终端,其特征在于,所述终端搭载实现权利要求1~5任意一项所述基于区块链的分布式停车共享实现方法的处理器。
8.一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1-5任意一项所述的基于区块链的分布式停车共享实现方法。
9.一种实施权利要求1所述基于区块链的分布式停车共享实现方法的基于区块链的分布式停车共享系统,其特征在于,所述基于区块链的分布式停车共享系统包括:
移动终端模块,与车位流转模块连接,包括若干移动终端用户节点,用于供用户读取采集的车位信息。
车位流转模块,与移动终端模块、物联网模块连接,包括智能匹配单元与ITS支付单元,用于作为区块链的运行;
物联网模块,与车位流转模块连接,用于传输车位信息;
分布式停车位管理模块,包括若干停车位节点,用于管理停车位节点。
停车位节点包括车位信息监测器与GPS定位仪;
车位信息监测器用于收集车位信息;
GPS定位仪用于采集车位位置信息,导航。
10.一种搭载权利要求9所述基于区块链的分布式停车共享系统的基于区块链的分布式停车共享平台。
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