[发明专利]一种基于联盟区块链技术的智能交通信号灯安全动态调控方法

说明书

一种基于联盟区块链技术的智能交通信号灯安全动态调控方法，包括车载单元、路边单元、交通部门以及ACP系统。车载单元向路边单元发送实时路况信息，预选的记账路边单元节点将信息记录到区块中，交通部门从区块链上解密获取路况信息，触动智能合约自动执行，ACP利用获取的路况信息动态调控信号灯时长。信号灯调控结束后，交通部门对车载单元信誉值进行评价，通过支付信誉值可以享受获取实时路况信息等服务。本发明解决了交通信号控制的中心化问题，减少信号灯管理与协调过程中的高度人为干预，节约财力物力资源。实现信号灯管理与控制的协同优化，为车载自组网提供安全可信的通信环境。同时保证了信息的机密性、隐私性和不可否认性。

技术领域

本发明属于智能交通信号灯安全动态调控，涉及到信息安全领域中的区块链技术，以及ElGamal加密和数据安全性验证的方法。

背景技术

统计显示，未来10至20年内注册车辆的数量将达到20亿辆，车辆数量的急剧增加导致交通环境恶劣，道路拥塞严重，车辆通行缓慢。交叉口信号灯时长配置不合理是导致交通拥塞的重要因素。目前交通信号控制主要包含三类：定时控制、感应控制和自适应控制。信号灯固定时长控制只适合车流量稳定的情况，感应控制对周期时长等时间参数不敏感，自适应控制根据车流量实时调控信号灯时长，交通信号灯自适应调控成为解决道路拥塞的关键问题。

目前交通信号灯调控的研究成果包括利用视频技术统计汽车数量，计算车流密度，但该方案易受恶劣天气影响,导致得到的车流密度误差较大。为了准确计算车流密度，吴黎兵等在《计算机学报》2016,39(6)“一种VANET环境下的智能交通信号控制方法”中使用双层管道模型采集和处理车辆发送的相关信息，根据实时路况动态调控信号灯时长。A.G.Sims等在《IEEE Transactions on Vehicular Technology》1980,29(2)“The Sydneycoordinated adaptive traffic(SCAT)system philosophy and benefits”中应用SCATS(Sydney Coordinated Adaptive Traffic System)依据平均交通状况分配合理的绿灯时长。Dennis I.Robertson等在《IEEE Transactions on Vehicular Technology》1991,40(1)“Optimizing networks of traffic signals in real time-the SCOOT method”中采用SCOOT(Split,Cycle,and Offset Optimization Techniques)根据检测器检测到的车辆数，自适应调控交通信号灯。以上方案均通过中央控制计算车流密度，易遭受中心节点的攻击，导致信息不对称形成信息孤岛。为了提高信号调控过程的稳定性，Wei-Hsun Lee等在《Information Sciences》2010,180(1)“Collaborative real-time traffic informationgeneration and sharing framework for the intelligent transportation system”中使用分布式协同方式获取交通流信息，免受中心节点攻击且不受天气影响；ErfanShaghaghi等在IEEE Asia Pacific Conference on WirelessMobile,2014国际会议上介绍了利用车辆发送的交通信息生成交通信号时长，动态调控信号灯，但交通数据都以明文形式传输，易被攻击者伪造或篡改，破坏信息的机密性，因此获取真实准确的交通状态信息是交通信号控制的焦点。