CN114531454A - 基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，包括，区块链系统，区块链系统包括外部节点，数据存储模块及数据请求模块；外部节点用于生成请求信息；数据存储模块用于获取并存储无人驾驶领域数据集的数据信息，并根据请求操作向数据请求模块传输请求操作对应的数据信息；数据请求模块用于获取请求信息，并根据请求信息确定数据标签，根据数据标签选取智能合约，并根据请求信息和智能合约生成请求操作；数据请求模块还用于获取请求操作对应的数据信息，并将数据信息发送给数据请求方。本发明上述技术方案能够解决因数据集不可信而带来的实验效果不真实可靠的问题。

Description

基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统
技术领域
本发明涉及无人驾驶数据可信技术领域，特别涉及基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统。
背景技术
无人驾驶作为未来科技发展的一个方向，成为近年来的研究热点。在无人驾驶领域中，每一项数据驱动的新算法模型的提出都需要进行数据的训练和测试，具体验证过程如下：算法模型提出者获取无人驾驶领域中的数据集，使用数据集中的训练子集进行算法模型的训练，使用数据集中的测试子集进行实验验证后，以论文等形式公开算法模型架构和基于对应数据集的实验结果。这一过程由算法模型提出者一方实施完成，没有外部监督，公开的模型实现效果和实验数据没有足够的可信依据，可能存在模型算法提出者在使用数据集进行训练和测试前，对数据集中的数据添加标记来提升算法的表现效果的问题。这一问题是不被允许的，特别是在无人驾驶领域，数据的可信是无人驾驶车辆安全行驶的前提。这一问题产生的原因在于：首先，算法模型提出者使用的数据集来源不一致，无法保证数据集的内容在获取前有无被篡改的可能，其次，算法模型提出者在下载数据后可对数据内同进行任意修改操作，因此，使用不可信的数据集进行算法模型的训练和验证得到的实验效果也是不可靠的，失去了可复现的属性，算法模型和实验结果的真实性也无从验证。
区块链技术作为当下火热的技术，以其去中心化、不可篡改、公开透明、集体维护、可靠数据等特点为人所知。而保证其安全性、可靠性的技术则是共识机制、非对称加密和智能合约。共识机制能避免虚假数据和信息篡改，保证信息的真实性。非对称加密能实现透明数据后的匿名性，保护个人隐私。基于区块链技术，对无人驾驶数据可信性的研究成为一大课题。
发明内容
为解决上述现有技术中所存在的无人驾驶领域中，数据驱动的算法模型的提出需要依赖数据集进行模型的训练和验证，但数据集内容有可能被标记或被篡改，无法保证数据可信问题，本发明提出基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，解决因数据集不可信而带来的实验效果不真实可靠的问题。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一下技术方案：
基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，包括：
区块链系统，其中区块链系统包括外部节点，数据存储模块及数据请求模块；
所述外部节点用于生成数据请求方的请求信息；
所述数据存储模块用于获取并存储无人驾驶领域数据集的数据信息，并根据请求操作向数据请求模块传输请求操作对应的数据信息及数字证书；
所述数据请求模块用于获取数据请求方的请求信息，并根据请求信息确定数据标签，根据数据标签选取智能合约，并根据请求信息和智能合约生成请求操作；所述数据请求模块还用于获取请求操作对应的数据信息及数字证书，并根据数据信息生成数字签名，并将数据信息、数字证书及数字签名发送给数据请求方。
可选的，所述数据存储模块包括数据提供节点及分布式存储器；
所述数据提供节点用于上传数据信息，并在上传数据信息之前，通过哈希算法及私钥对数据信息进行处理，得到哈希值及签名值；
所述分布式存储器用于验证哈希值及签名值，并基于验证结果，分配存储空间，并根据分配好的存储空间，存储数据提供节点上传的数据信息。
可选的，所述分布式存储器在存储数据信息时，还会生成数据信息相关的数字证书，其中数字证书用来政令数据信息内容的正确性。
可选的，所述数字证书包括版本、序列号、签名算法类型、签发者信息、有效期、签发的公开密钥、CA数字签名。
可选的，所述数据请求模块中的根据请求信息和智能合约生成请求操作的处理过程通过数据请求模块中的合约容器完成；其中合约容器用于接收请求信息和智能合约的登记表，并根据请求信息和智能合约的登记表生成请求操作，并将请求操作传输给数据存储模块。
可选的，所述区块链系统还包括数据请求记录区块链子系统；
所述数据请求模块还用于将所述将数据信息、数字证书及数字签名发送给数据请求方时，生成执行记录；
所述数据请求记录区块链子系统用于存储执行记录。
可选的，所述区块链系统包括系统初始化阶段流程；
所述系统初始化阶段流程为：初始化区块链系统中的预定参数，生成数据数据请求记录区块链子系统及数据存储模块的初始节点，并根据椭圆曲线密码算法生成初始节点的私钥和公钥，并对外部节点进行初始化并生成对应密钥，初始节点与外部节点内部与之间相互通讯，并采用联盟链结构作为初始节点结构形式，并通过共识机制实现初始节点之间的数据和信息同步。
可选的，所述无人驾驶领域数据集包括：公开数据集与自采集数据集；其中所述公开数据集包括不同机构或组织通过论文，会议，新闻形式公开发表的数据集，所述自采集数据集指机构、组织、团队、个人用于验证算法模型可行性，不公开或暂不公开的数据集。
可选的，所述数据信息为无人驾驶领域感知数据；所述无人驾驶领域感知数据包括激光雷达采集数据，毫米波雷达采集数据，摄像头采集数据，卫星导航采集数据。
本发明具有如下技术效果：
本发明提供了一种基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，该方案将无人驾驶领域数据集信息及数据以区块链的形式存储在本发明改进的区块链架构即联盟链中，以分布式网络的方式存储在联盟链成员节点中，联盟成员节点通过本发明提出的数据集存储模块来负责数据的存储，数据请求方通过使用本发明提出的数据集请求模块进行数据集的获取，其他第三方外部节点可以通过改进的联盟链架构系统开放的API进行限定查询。
该方案具有可使数据集内容，来源，以及请求数据集的记录公开透明，不可篡改，可追溯等特点，保证无人驾驶领域数据集可信性和来源一致性，解决因数据集不可信而带来的实验效果不真实可靠的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的模块关系图；
图2为本发明实施例提供的系统初始化流程图；
图3为本发明实施例提供的联盟链架构示意图；
图4为本发明实施例提供的数据请求流程图；
图5为本发明实施例提供的数据存储流程图；
图6为本发明实施例提供的数据请求模块结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
鉴于目前相关技术不能保证无人驾驶领域数据集的一致性和可信性，本发明实施例提供一种基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，以验证数据集的真实可靠性。本发明可分为具体的，包括两个阶段：系统初始化阶段，数据请求阶段；两个模块：数据请求模块，数据存储模块；一种改进区块链架构：联盟链。
数据集存储模块，该模块使用区块链子系统存储无人驾驶领域中数据集数据，使其具有公开透明，不可篡改，可追溯等特点，确保算法模型提出者使用的数据集来源一致性与可信性。本模块所存储的各个数据集具有本发明可信系统生成的数字证书，并利用SHA256哈希加密算法和其他非对称加密算法生成私钥与公钥对数据进行加密处理。
数据集请求模块，该模块中的区块链子系统根据接收的数据请求信息确定数据标签，从数据标签对应的智能合约集合中选取多个对应的智能合约，将数据请求信息和每个智能合约的智能合约登记表发送至该智能合约对应的合约容器中；各个合约容器根据智能合约登记表和交易请求信息生成请求操作，并将操作信息发送至数据集存储模块。数据集存储模块接受请求操作，将对应所需数据集数据与信息传输至数据集请求模块，数据集请求模块发送数据给数据请求方。
所述区块链系统为由行业标准制定方，数据集提供方、分布式存储服务提供方等节点共同组成的一个分布式的P2P网络区块链系统，称为联盟链。所述区块链系统的节点皆为联盟链的节点，是联盟的成员。区块链系统分为数据集存储模块区块链子系统和数据请求模块区块链子系统，具体用于：根据接受的数据请求信息确定数据标签；选取数据标签对应的多个智能合约，并将数据请求信息和智能合约登记表发送至对应的合约容器；存储用于无人驾驶领域的公开数据集的数据信息；将数据集数据与信息进行模块间传输。
所述合约容器用于：根据智能合约登记表和交易请求信息生成请求操作，并将区块链系统存储的数据集数据与信息发送至数据请求方。
本发明实施例的基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统中的区块链子系统根据接收的数据请求信息确定数据标签，并从数据标签对应的智能合约集合中选取多个智能合约，将交易请求信息和每个智能合约的智能合约登记表发送至该智能合约对应的合约容器中；合约容器根据智能合约登记表和交易请求信息生成请求操作，并将操作信息发送至数据集存储模块。数据集存储模块接受请求操作，将对应所需数据集数据与信息传输至数据集请求模块，数据集请求模块发送数据给数据请求方；区块链系统再将每次请求记录写入新生成的区块中，可以验证实验结果所用数据集的真实可靠性。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：第一，本发明由于采用区块链系统和非对称加密算法进行数据的存储和加密，确保数据集来源的一致性和可信性。第二，本发明由于采用联盟链形式的区块链系统存放数据集数据和请求记录，使得网络中的节点均可验证数据集和请求记录的真实性，防止了恶意节点对区块信息的篡改。
模块关系如图1所示。本发明包括数据请求模块，数据存储模块，在数据请求方发送数据请求后，数据请求模块接受请求并将请求信息处理后生成请求操作，将操作命令发送给数据存储模块，数据存储模块接受命令后，向数据请求模块传输对应请求的数据集数据信息，数据请求模块接受由数据请求模块发送的对应请求的数据集数据信息并进行处理，处理完成后将对应请求的数据集数据发送给数据请求方。
所述系统初始化阶段，如图2所示，首先，系统初始化预定参数，生成数据请求记录区块链子系统的初始节点，和数据集存储区块链子系统的初始节点，并根据椭圆曲线密码算法生成节点私钥与公钥，完成密钥生成环节。其次，外部节点即其他成员节点进行初始化并生成对应密钥，系统节点间进行通讯，采用改进的区块链架构作为区块链节点的架构形式，称为联盟链，联盟链节点存储无人驾驶领域中的数据集的数据和信息，生成各个数据集的数字证书用以保证数据来源的一致性，并根据共识机制进行联盟链中联盟成员节点间的数据和信息同步。
所述密钥生成环节，其实现如下，具体包括：联盟链中的联盟节点利用椭圆曲线密码算法中的初始化算法，生成系统公开参数
Figure BDA0003520096860000081
其中，q是一个大数值的素数，
Figure BDA0003520096860000082
是有限域，Eq(a,b)是椭圆曲线，
Figure BDA0003520096860000083
是该椭圆曲线的系数，G是该椭圆曲线上的一个基点，l是基点G的素数阶，
Figure BDA0003520096860000084
是乘法群，g是乘法群的生成元，H(·)是安全哈希算法SHA256，Hs(·)是一个定义域为{0,1}*、值域为
Figure BDA0003520096860000085
的密码学哈希函数。联盟节点成员椭圆曲线密码算法中的密钥生成算法，分别生成各自节点的私钥
Figure BDA0003520096860000086
和公钥PubKi＝PriKi·G，其中i为联盟节点。
所述联盟链即改进的区块链架构体系如图3所示，具体包括：本发明采用改进的区块链架构作为区块链节点的架构形式，称为联盟链，联盟成员作为预定的记账节点进行数据集的存储操作，每个区块的生成由所有预定的联盟成员节点共同决定，数据请求方作为外部接入节点，参与数据的请求，但不参与数据的存储，其他第三方可以通过改进的联盟链架构系统开放的API进行限定查询。联盟成员节点共同组成一个分布式的P2P网络区块链系统，以分布式账本和分布式共识形态存在并维护。改进的区块链架构体系达成共识快，处理速度快，数据存储在联盟成员间，性能更容易提高，避免由条件不同的参与者产生的一些问题。
所述数据请求阶段，如图4所示，其实现如下：系统等待数据请求方发送数据请求，数据请求模块接收到外部数据请求后，生成数据标签，随后根据数据标签选取对应的智能合约，并将数据标签和智能合约放入合约容器中，合约容器根据数据标签与智能合约登记表中的智能合约确定所需数据集，并生成数据请求发送给数据集存储模块，数据集存储模块接收到由数据请求模块发送的数据请求后，查找对应数据集存储位置，随后传输所需数据集的数据和数字证书至数据请求模块，数据请求模块接收到数据和数字证书后，根据信息生成系统数字签名，将数据集数据、数字证书、数字签名打包发送给数据请求方，发送成功后将执行记录写入数据请求记录区块链子系统中。
所述数据存储模块及数据集数据存储流程如图5所示：数据集提供者即联盟链中某一联盟成员节点上传数据前计算数据集W的哈希值：h＝H(W)，其中，H(·)是安全哈希算法SHA256，h是生成的哈希值；数据集提供者利用自己的私钥PriKi对哈希值h进行签名，得到签名值：
Figure BDA0003520096860000101
其中，Sign表示椭圆曲线签名算法；数据集提供者将
Figure BDA0003520096860000102
信息上传至分布式存储器，其中，||表示级联符号；分布式存储器按如下步骤对
Figure BDA0003520096860000103
信息进行验证：判断哈希值h＝H(W)是否成立：若成立，则哈希值验证通过，否则，停止操作；计算签名验证输出值：
Figure BDA0003520096860000104
其中，Verify表示椭圆曲线签名算法的验证操作，PubKi是数据集提供者的公钥；判断v＝i是否成立，若成立，则验证通过，分布式存储器为数据集提供者分配存储空间，存储数据集，并生成数字证书。数字证书用来证明数据集内容的正确性。本发明所述数字证书内容包括版本、序列号、签名算法类型、签发者信息、有效期、签发的公开密钥、CA数字签名、其它信息等。
所述数据请求模块及数据请求流程如图6所示：基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统的执行主体为包括多个节点的联盟链系统和多个合约容器，如图6所示。本发明实施例的基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统中的数据请求模块根据接收的数据请求信息确定数据标签，并从数据标签对应的智能合约集合中选取多个智能合约，将数据请求信息和每个智能合约的智能合约登记表发送至该智能合约对应的合约容器中；合约容器根据智能合约登记表和交易请求信息生成数据请求，并将所述数据请求发送至数据集存储模块；数据集存储模块接收到由数据请求模块发送的数据请求后，查找对应数据集存储位置，随后传输所需数据集的数据和数字证书至数据请求模块，数据请求模块接收到数据和数字证书后，根据信息生成系统数字签名，将数据集数据、数字证书、数字签名打包发送给数据请求方，发送成功后将执行记录写入数据请求记录区块链子系统中。
所述智能合约部署请求的格式如下：
Figure BDA0003520096860000111
数据说明为自定义项，可以根据实际数据信息进行详细描述。
所述智能合约登记表的结构如表1所示，其中表1为智能合约登记表：
表1
Figure BDA0003520096860000112
Figure BDA0003520096860000121
所述各个合约容器生成请求信息包括：各个合约容器根据数据请求信息中的技术模型程序生成预请求文件，并根据数据请求信息和智能合约登记表生成请求命令。各个合约容器将智能合约登记表中的智能合约路径放入预请求文件中，生成请求文件。各个合约容器根据请求命令执行请求文件，生成数据请求。
本发明所述数据集为无人驾驶领域数据集合，具体的，包括：公开数据集与自采集数据集，公开数据集指机构或组织通过论文，会议，新闻等形式公开发表的数据集，自采集数据集指机构、组织、团队、个人采集的数据，用于验证算法模型可行性，不公开或暂没公开的数据集。
本发明所述数据集数据为无人驾驶领域感知数据，具体的，包括：激光雷达采集数据，毫米波雷达采集数据，摄像头采集数据，卫星导航采集数据等无人驾驶感知任务所需的采集途径所采集的数据。
综上所述，本发明实施例的基于区块链的测评系统具有以下有益效果：
数据集与合约：由于合约容器的隔离性，整个请求过程中所涉及到的数据集与请求过程本身均与外界隔离，无法篡改，且对用户及联盟成员公开透明，可追溯；请求完成后，请求记录存储在区块链中，保证请求过程的可信性。
数据集与区块链：数据集数据与请求记录均以区块链的形式进行存储，并使用哈希校验，生成数字证书，保证数据集的可信性。
数据集与联盟链：数据集在改进的区块链结构即联盟链中分布式存储，联盟成员节点负责数据的分布式存储，外部节点有权查看和请求数据，其他第三方通过联盟链提供的API，可以通过改进的联盟链架构系统开放的API进行限定查询。在数据传输过程中使用数字签名。这种架构方式达成共识快，处理速度快，同步时间短；并且可以保证数据集的一致性。
本发明适用的系统是：由联盟成员节点共同组成的一个P2P网络区块链系统，当数据集提供方将数据集信息和数据上传到区块链后，所有的节点都可以验证数据集的真实性和完整性，并且数据对联盟成员公开透明，不可篡改，可追溯。数据请求方可以通过向数据集请求模块发送对应数据集请求获取所需数据集。数据请求模块在发送数据集数据的同时会发送对应的数字证书和数字签名以保证数据来源的可信性和一致性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，其特征在于，包括：
区块链系统，其中区块链系统包括外部节点，数据存储模块及数据请求模块；
所述外部节点用于生成数据请求方的请求信息；
所述数据存储模块用于获取并存储无人驾驶领域数据集的数据信息，并根据请求操作向数据请求模块传输请求操作对应的数据信息及数字证书；
所述数据请求模块用于获取数据请求方的请求信息，并根据请求信息确定数据标签，根据数据标签选取智能合约，并根据请求信息和智能合约生成请求操作；所述数据请求模块还用于获取请求操作对应的数据信息及数字证书，并根据数据信息生成数字签名，并将数据信息、数字证书及数字签名发送给数据请求方。
2.根据权利要求1所述基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，其特征在于：
所述数据存储模块包括数据提供节点及分布式存储器；
所述数据提供节点用于上传数据信息，并在上传数据信息之前，通过哈希算法及私钥对数据信息进行处理，得到哈希值及签名值；
所述分布式存储器用于验证哈希值及签名值，并基于验证结果，分配存储空间，并根据分配好的存储空间，存储数据提供节点上传的数据信息。
3.根据权利要求2所述基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，其特征在于：
所述分布式存储器在存储数据信息时，还会生成数据信息相关的数字证书，其中数字证书用来验证数据信息内容的正确性。
4.根据权利要求1所述基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，其特征在于：
所述数字证书包括版本、序列号、签名算法类型、签发者信息、有效期、签发的公开密钥、CA数字签名。
5.根据权利要求1所述基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，其特征在于：
所述数据请求模块中的根据请求信息和智能合约生成请求操作的处理过程通过数据请求模块中的合约容器完成；其中合约容器用于接收请求信息和智能合约的登记表，并根据请求信息和智能合约的登记表生成请求操作，并将请求操作传输给数据存储模块。
6.根据权利要求1所述基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，其特征在于：
所述区块链系统还包括数据请求记录区块链子系统；
所述数据请求模块还用于将所述将数据信息、数字证书及数字签名发送给数据请求方时，生成执行记录；
所述数据请求记录区块链子系统用于存储执行记录。
7.根据权利要求1所述基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，其特征在于：
所述区块链系统包括系统初始化阶段流程；
所述系统初始化阶段流程为：初始化区块链系统中的预定参数，生成数据请求记录区块链子系统及数据存储模块的初始节点，并根据椭圆曲线密码算法生成初始节点的私钥和公钥，并对外部节点进行初始化并生成对应密钥，初始节点与外部节点内部之间相互通讯，并采用联盟链结构作为初始节点结构形式，并通过共识机制实现初始节点之间的数据和信息同步。
8.根据权利要求1所述基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，其特征在于：
所述无人驾驶领域数据集包括：公开数据集与自采集数据集；其中所述公开数据集包括不同机构或组织通过论文，会议，新闻形式公开发表的数据集，所述自采集数据集指机构、组织、团队、个人用于验证算法模型可行性，不公开或暂不公开的数据集。
9.根据权利要求1所述基于区块链的无人驾驶数据集可信测评系统，其特征在于：
所述数据信息为无人驾驶领域感知数据；所述无人驾驶领域感知数据包括激光雷达采集数据，毫米波雷达采集数据，摄像头采集数据，卫星导航采集数据。
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