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区块链技术在智能交通领域如何进行融合与应用

  在交通信息化快速发展的浪潮中,区块链技术必将以其去中心化、数据无篡改性和数据公开透明的特质脱颖而出,在城市交通的方方面面融合创新,发光发热。

  运力强劲、运能充沛的城市交通系统能够支撑城市在政治、经济、文化、民生等各方面和谐、健康的发展。合理利用城市交通设施资源,充分考虑社会公众的出行需要,利用飞快发展的新技术,转变思想提升城市交通综合管理质量,解决交通拥堵、交通安全、环境污染等问题,是上海迈向卓越的全球城市需要关注的重点。

  人、车和交通基础设施是城市交通系统的三大核心元素。城市交通系统的现状是,移动客流、车流体量大,人们的出行需求难以预测,基础设施配置不均。仅采用传统的、基于经验的交通管理决策机制已无法满足城市精细化管理的需求。

区块链在智能交通应用

  信息技术的蓬勃发展促使城市交通综合管理决策从经验驱动向大数据智能驱动转变。在信息采集方面,通过集成智能感知技术,交通部门可获取车辆GPS、城市道路图片/视频等动静态多源异构大数据。

  在信息分析方面,应用人工智能策略对海量大数据进行挖掘分析,获取公交线网、道路拥堵、交通安全等各类指数或指标体系,支撑职能部门做出智能化管理决策。在信息存储计算方面,应用云存储和云计算技术实现海量数据的存储与计算。在信息服务方面,集结车联网、物联网和互联网技术,公众通过实时交通信息展板、信息交互平台获取所需信息,实现便捷安全出行。

  在科学技术不断发展的今天,各学科知识交叉融合。城市交通综合管理理念的不断创新离不开新学科、新思想的凝聚。

  近年来,区块链技术在金融领域得到了非常成功的应用。区块链技术能应用在城市交通领域吗?当然可以。区块链是一个分布式的存储结构,区块链中每一个节点平等,无中央管理者,任一用户可以通过共识过程为下一个节点上传数据信息。区块链的最大特点是,去中心化、平等公开,一旦链接成功,数据难以篡改且所有节点的数据保持一致,在智能交通领域有广泛的应用前景。

  绿色出行

  “去中心化”的智能充电合同

  现代生活节奏加快,越来越多的人选择以车代步。车辆数目的节节攀升必然导致尾气排放量激增,环境污染日渐严重。为此,各大城市为了更好地保护生态环境,倡导节能减排、绿色出行,鼓励公众使用新能源电动汽车。

  要实现绿色出行,用户在电池能量不足时能够方便、及时地找到充电站充电是首先要解决的问题。当前,在一系列优惠政策的刺激下,各大城市的新能源汽车保有量快速增长。同时,像EVCARD这类共享新能源汽车企业的出现,让越来越多的人愿意选择新能源汽车作为交通工具。

  然而,目前充电桩数量有限且配置不平衡。如何让用户从数量有限且空间分布不均的充电桩中选择合适的进行充电,是亟待解决的问题。

  当前,一些充电APP借助车载信息网络帮助用户完成停车/充电的交易操作。通常,用户可登录APP查看可用充电桩的地理分布,然后依据自己的意愿随机选择。整个选择交易过程由后台中央处理实体完成。这样的方法,一方面没有充分考虑出行者个体需求的差异性,另一方面采用了集中式的管理模式,无法保证人或机器之间的透明、公平、不可撤销的电子交易。

  因此,引入区块链的概念,采用“去中心化”的智能充电合同,可以有效地帮助用户选择最方便的停车/充电位置,完全自主地选择服务。具体架构包括4个层级:用户层、车载信息交互层、智能合同层和目标层。

  具体实现过程为,用户综合考虑包括计划路线、汽车电池状态、等待时间、估计充电时间等用户层和目标层信息,然后向沿途各充电站提出付费申请。所有用户平等、公平,一旦智能合同得以执行,用户确定最终停车/充电的位置和价格。

  当然,区块链技术在新能源汽车停车/充电应用场景中还有问题需要做进一步研究。例如,智能节点如何定义和操作?交易性能如何保证?实际用户需求如何评估?各类用户的可靠性如何比较?

  新交通信息管理模式

  多类型区块链协同管理

  城市交通问题涉及方面众多,获得交通信息的渠道涉及各个层面。然而,各类交通信息从采集到分析,从发布到更新,整个流程都是由交通职能部门管控的,公众与其他政府职能部门参与甚少。综合利用公众与各政府部门所有的信息资源,充分调动各级政府和社会公众等多元力量参与管理,才能实现更灵活、有效的信息管理模式。

  采取完全开放的信息管理模式,让公众都可作为节点链接信息平台,任意读取或发布交通信息,这种方式并不可取。因为仅仅采用完全开放的、基于公有链模式的信息管理,会带来两个致命的问题。第一,难以保证公众上传的交通信息是真实准确的。区块链技术的数据无法篡改性决定了节点一旦链接成功,发布的信息很难修改。第二,发布的信息即使真实准确,数据完全透明公开可能会带来一系列不可预测的交通运行问题。

  有效利用社会公众提供的共筹交通信息,必须做到既能放权给公众,让其参与交通管理,提高管理的灵活性,又能严格管控公众发布的信息,避免不可预测性。

  因此,我们采用多类型区块链协同的交通信息管理模式,放权给公众的同时兼顾信息的合理管控。对交通职能部门采取基于私有链的信息管理模式,即在信任度高的职能部门建立区块链,读取权限对公众有一定程度的限制。

  在这样的模式下,节点信任度高,链接速度快,数据不会轻易地被拥有网络连接的任何人获得,可以更好地保障数据隐私。对于社会公众,采用开放式的区块链平台,对安全性、准确性和信任度等需求较低的信息,采用相对公开透明的区块链模式实现信息的发布和流通。通过多等级、多链协同的方式,积极调动多元力量参与交通管理。

  当然,多链之间信息如何融合,如何确定信息的信任度,这些问题仍需进一步研究。

  信息安全

  融合区块链的车联网

  随着车联网技术的发展,车辆通过先进的智能感知技术,可以完成自身和周围交通状态的采集。在车载通信系统和车辆终端控制系统的辅助下,车辆可以为用户提供路径导航、智能避障等功能。

  车联网技术的核心是,每一辆车利用车载单元与其他车辆、固定基站之间的通信,一方面实现交通信息的大范围协同与共享,另一方面通过这些信息实现自身的智能避障等功能。

  然而,信息一旦泄露或者被黑客篡改,原本想保护用户安全的智能避障功能可能会成为危害用户生命的功能。因此,只有充分考虑异质性信息网络的特性(车辆节点数量多、移动性强、切换频繁、传输信息多源异构),采用计算快速的信息安全技术,才能保证车辆网络中用户信息的安全性和有效性。

  采取基于分散区块链结构的分布式密钥管理方案,可以更好地保证车辆信息交互的安全性。

  利用区块链的共识过程、封装块来传输密钥,然后在相同的安全域内对车辆进行重新编码,从而充分利用区块链中数据无法篡改这一特性,保证数据的安全。此外,选择动态方案可以进一步减少车辆交接期间的密钥传输时间,适应不同车流量水平下的通信场景。

  随着大数据挖掘技术、人工智能、智能感知技术和互联网通信技术的蓬勃发展,城市交通综合管理不仅要继承传统、规范流程,还要转变思路、创新发展,实现智能化、人性化、灵活有效的多元化管理模式。在交通信息化快速发展的浪潮中,区块链技术必将以其去中心化、数据无篡改性和数据公开透明的特质脱颖而出,在城市交通的方方面面融合创新,发光发热。

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关键词:区块链技术 智能交通

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