一种基于区块链的高速路费用确定方法及系统

1.本发明涉及区块链技术领域，特别是涉及一种基于区块链的高速路费用确定方法及系统。


背景技术：

2.高速路收费系统在交通运输系统中起着重要的作用。目前，许多高速路收费站均以人工收费窗口和电子收费系统(etc)并存的方式进行收费。其中，人工收费窗口收费效率低下，经常存在车辆在收费站站口排起长队的现象。电子收费系统(etc)虽然提高了收费效率，但是，无法智能地识别高速路恶意逃费行为，例如，绕路逃费行为、跟车逃费行为等。究其原因是高速路收费系统计费方案不科学、不合理，它仅根据车辆驶入高速路和驶出高速路口的信息作为车辆行驶里程的依据，不能准确计量车辆实际的行驶里程。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种基于区块链的高速路费用确定方法及系统，能够准确计算出车辆的高速行驶里程。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种基于区块链的高速路费用确定方法，包括：
6.获取目标车辆的行程信息；所述行程信息包括车牌号、位置信息、报告时间和报告者身份；所述行程信息是通过安装在目标车辆上的车辆设备以及安装在高速路上的路边信息采集设备获取的；所述报告者身份包括所述车辆设备和所述路边信息采集设备；
7.基于众包的车辆位置确认机制以及所述行程信息，确定目标车辆的高速行驶里程；
8.基于智能合约的收费机制以及所述目标车辆的高速行驶里程，确定目标车辆的高速路费用。
9.可选的，所述基于众包的车辆位置确认机制以及所述行程信息，确定目标车辆的高速行驶里程，具体包括：
10.通过区块链的共识机制和基于众包的车辆位置确认机制，将所述行程信息写入区块链账本；
11.基于所述区块链账本中的行程信息，确定目标车辆的实时位置；
12.基于所述目标车辆的实时位置，确定目标车辆的高速行驶里程。
13.可选的，所述通过区块链的共识机制和基于众包的车辆位置确认机制，将所述行程信息写入区块链账本，具体包括：
14.通过高速路计费业务分布式身份注册机制，生成报告者的身份标识符和公私钥对；
15.将所述身份标识符和公钥通过区块链的共识机制保存在区块链账本中；
16.基于众包的车辆位置确认机制以及所述行程信息中的报告者身份，将所述行程信
息写入所述区块链账本。
17.可选的，还包括：
18.根据所述行程信息和信誉评估机制，更新每个报告者的信誉值。
19.可选的，还包括：
20.获取用户智能设备上传的目标车辆行程信息；
21.判断所述用户智能设备上传的目标车辆行程信息是否在误差范围内；
22.若是，则输出奖励值；所述奖励值用于减少目标车辆的高速路费用。
23.一种基于区块链的高速路费用确定系统，包括：
24.数据获取模块，用于获取目标车辆的行程信息；所述行程信息包括车牌号、位置信息、报告时间和报告者身份；所述行程信息是通过安装在目标车辆上的车辆设备以及安装在高速路上的路边信息采集设备获取的；所述报告者身份包括所述车辆设备和所述路边信息采集设备；
25.高速行驶里程确定模块，用于基于众包的车辆位置确认机制以及所述行程信息，确定目标车辆的高速行驶里程；
26.高速路费用计算模块，用于基于智能合约的收费机制以及所述目标车辆的高速行驶里程，确定目标车辆的高速路费用。
27.可选的，所述高速行驶里程确定模块，具体包括：
28.写入单元，用于通过区块链的共识机制和基于众包的车辆位置确认机制，将所述行程信息写入区块链账本；
29.实时位置确定单元，用于基于所述区块链账本中的行程信息，确定目标车辆的实时位置；
30.高速行驶里程确定单元，用于基于所述目标车辆的实时位置，确定目标车辆的高速行驶里程。
31.可选的，所述写入单元，具体包括：
32.生成子单元，用于通过高速路计费业务分布式身份注册机制，生成报告者的身份标识符和公私钥对；
33.第一写入子单元，用于将所述身份标识符和公钥通过区块链的共识机制保存在区块链账本中；
34.第二写入子单元，用于基于众包的车辆位置确认机制以及所述行程信息中的报告者身份，将所述行程信息写入所述区块链账本。
35.可选的，还包括：
36.信誉值更新模块，用于根据所述行程信息和信誉评估机制，更新每个报告者的信誉值。
37.可选的，还包括：激励模块；所述激励模块，用于：
38.获取用户智能设备上传的目标车辆行程信息；
39.判断所述用户智能设备上传的目标车辆行程信息是否在误差范围内；
40.若是，则输出奖励值；所述奖励值用于减少目标车辆的高速路费用。
41.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
42.基于众包的车辆定位机制，通过众包的方式发现车辆真实的位置，以此计算出车
辆的高速行驶里程；基于智能合约的收费机制，能够根据更准确的车辆高速行驶里程计费，实现了高自动化的可靠支付，避免了人工收费窗口收费效率低下的问题，能够有效识别传统etc中无法识别的绕路行为，同时节约了人力成本和设备成本。
附图说明
43.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。
44.图1为本发明一种基于区块链的高速计费系统的框架图；
45.图2为本发明一种基于区块链的高速计费系统的业务流程图；
46.图3为本发明基于众包的车辆定位机制及源信誉评估示意图；
47.图4为本发明高速路费用支付智能合约算法流程图；
48.图5为本发明一种基于区块链的高速路费用确定方法的流程示意图；
49.图6为本发明一种基于区块链的高速路费用确定系统的结构示意图。
具体实施方式
50.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。
51.术语解释
52.智能合约：为区块链上的一段自动执行的代码，智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信交易，这些交易可追踪且不可逆转。
53.共识机制：通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，就可以认为全网对此也能够达成共识。
54.众包：是一个公司或一个机构把过去由员工执行的工作任务，以自由自愿的形式外包给非特定的(而且通常是大型的)大众志愿者的做法。
55.为了更准确地计量车辆高速路行驶里程，同时避免高速路恶意逃费行为，本发明提出了基于众包的车辆位置确认机制，通过车辆设备、道路基础设备和用户发送的数据包来确认车辆的真实位置，由此推断出车辆的高速行驶里程。在现实世界中，可能会存在用户恶意发送虚假消息的行为，此时区块链技术能够很好的解决这类信任问题，利用共识机制能够有效的识别恶意节点，减轻恶意行为对高速路收费系统的影响。
56.实施例一
57.本实施例提供了一种基于区块链的高速计费系统，用来解决高速路收费效率低下和高速路逃费行为的问题。该系统包括用户注册、路程上报、行程核验，执行缴费和激励政策等模块。该系统能够根据车辆信息及用户上报的路程信息预估高速路行驶费用，然后根据道路基础设备及其他车辆发出的信息来进一步确定此车辆的高速行驶里程，并计算实际
的费用，最后在区块链平台执行缴费。
58.如图1所示，本实施例所提出的系统架构包括认证中心、路边单元、服务器、车辆设备、用户智能设备、路边信息采集设备等。其中，认证中心提供身份管理，验证区块链中节点的真实身份，主要功能包括生成证书、签名以及撤销证书，但它本身不作为节点参与区块链共识。路边单元作为区块链网络中的重要节点，能够获取车辆设备、用户智能设备、路边信息采集设备上传的信息，路边单元通过上述信息确认车辆身份。每个车辆具有唯一的身份，即车牌号，车辆之间可以通过路边信息采集设备抓拍周围车辆的车牌号，再通过图像识别算法识别出车牌号，然后将其写入区块链账本。用户也可通过使用用户智能设备参与车辆行程上报，利用激励政策，对做出贡献的用户提供奖励。
59.本实施例选取高速路出入口和高速路交叉口作为监测点，并测定每一个监测点的gps坐标，采用(经度，纬度)的形式，当某辆车或者某用户智能设备的gps坐标与某监测点的gps坐标误差小于一定阈值时，此车辆设备或用户智能设备将会获得一次行程上报的机会，将车牌号，gps坐标，时间以及用户身份信息作为一笔交易，写入区块链账本。除此之外，带有摄像功能的路边信息采集设备通过每间隔一定的时间(通常几秒，视需求设置时长)进行抓拍，同样能够上报车辆行程信息。
60.本实施例为已注册的每辆车设置一个状态位，用来标识该车辆是否在高速路上行驶。当其状态为1时，表示车辆在高速路上行驶；当其状态为0时，表示车辆未驶入高速或者已驶出高速。当某辆车驶入高速路时，其状态位由0变为1。此时，触发智能合约开始计费，根据报告者发送的行程信息，实时计费。当某辆车驶出高速路时，其状态位由1变为0，此时触发智能合约开始缴费，将高速路行驶费用推送给车辆。
61.如图2所示，在车辆高速里程的计算过程中，会根据行程信息(车牌号，gps位置信息，报告时间，报告者身份)来确定车辆的实时位置，然后根据gps位置信息与高速路网的路段做匹配，匹配成功后，将此路段的里程计入此车辆的行驶里程。最终能够得到此车辆的实际高速里程。
62.在行程核验阶段，本实施例提出了一种基于众包的车辆位置确认机制，所提出的解决方案的需求之一是对异构数据源的支持，包括车辆设备和路边信息采集设备，以及使用各种报告应用程序的人员。对各种数据源的支持至关重要，因为它增加了所收集数据的数量和范围，支持多个数据源可以提供上下文数据，并允许系统扩展到不同类型和等级的传感器。收集到的数据可以用来车辆位置确认和迭代源信誉评估。基于众包的车辆定位机制及源信誉评估示意图如图3所示。
63.本实施例的主要目标是设计一个基于众包的车辆定位系统，能够从车辆设备、路边信息采集设备和用户生成的报告中确认车辆的真实位置，同时保护用户的隐私。车辆一旦开始高速路行程，系统就会把车牌号作为车辆身份识别码，以此来追踪用户的高速行程。其他车辆或者行人无法在区块链网络中得知与此车牌号关联的车主的真实身份，这样就能保护了用户的个人隐私。车辆从行程开始到结束之前，在经过每个路口都会被检测到，检测到的数据必须是开放的和可审计的，因此它们可以在其他系统中重用。由于不同的传感能力取决于源类型，本实施例的目标是保持低数据需求，因此设计了一个简化的数据模型，它支持来自车辆、基础设施和用户通过自己的智能手机的事件报告。所有报告都必须包含必要的数据，如时间戳、车牌号、车辆位置和数据源标识。
64.时间戳为在行车过程中上报数据时系统的当前时间。位置数据预计以纬度和经度值对的形式存在。根据报告来源的不同，期望和允许不同的定位精度。一般来说，路边信息采集设备的位置是很明确的，而车辆和用户的智能手机报告他们的位置有一定的误差。因此，路边信息采集设备的地理位置数据是较为值得信赖的。
65.由于区块链网络的开放性，任何人都可以加入网络中，因此，可能会存在用户恶意发布虚假数据消息。而且诸多不同安全等级的路边单元和车辆设备连接在一起，可能遭到恶意攻击，成为不可靠的数据消息发布者，这就为评估车辆行程路线带来了困难。因此，引入信誉评估机制，对区块链网络中的各个设备及用户设定初始信誉值并根据其表现进行信誉值更新，以此来减少恶意用户和被攻击的不可靠设备带来的影响，提高系统的健壮性。
66.由于etc收费系统存在诸多弊端，本实施例提出一种基于智能合约的高速路收费机制。智能合约中的付款方为已注册的车辆，收款方为高速路运营方。在完成高速路行程之后，根据实际行驶的里程计算费用并推送给付款方，付款方确认账单后通过区块链客户端创建交易，并最终将交易发送到区块链网络。收到交易后，区块链网络会验证交易，并将合法交易写入全局账本，这样能够确保付款方成功支付路费，并使收款方核实收据。将该合约命名为“高速路费用支付智能合约”，实现了依据车辆类型拟定收费标准，并实时计算路费，当车辆驶出高速时执行缴费。高速路费用支付智能合约的算法流程图如图4所示：
67.在提出的缴费机制中，支付是通过区块链交易实现的。因此，支付执行实际上是进行验证并写入全局账本的交易过程。一旦相应的交易记录在全局账本上，说明支付就完成了。然后，付款方查询核对全局账本并将相关交易id发送给收款方。如果一笔交易的账户和金额被准确识别，则完成缴费流程。
68.本实施例提出了基于众包的车辆定位机制，通过众包的方式发现车辆真实的位置，以此计算出车辆的高速行驶里程，并结合区块链技术识别恶意节点，减轻恶意行为对本收费系统的影响，提高了收费系统的健壮性和可靠性。
69.本实施例提出了基于智能合约的收费机制，能够根据更准确的车辆高速行驶里程计费，实现了高自动化的可靠支付，避免了人工收费窗口收费效率低下的问题，能够有效识别传统etc中无法识别的绕路行为，同时节约了人力成本和设备成本。
70.实施例二
71.如图5所示，本实施例提供了一种基于区块链的高速路费用确定方法，包括：
72.步骤100：获取目标车辆的行程信息；所述行程信息包括车牌号、位置信息、报告时间和报告者身份；所述行程信息是通过安装在目标车辆上的车辆设备以及安装在高速路上的路边信息采集设备获取的；所述报告者身份包括所述车辆设备和所述路边信息采集设备。
73.步骤200：基于众包的车辆位置确认机制以及所述行程信息，确定目标车辆的高速行驶里程。
74.步骤300：基于智能合约的收费机制以及所述目标车辆的高速行驶里程，确定目标车辆的高速路费用。
75.其中，步骤200具体包括：
76.通过区块链的共识机制和基于众包的车辆位置确认机制，将所述行程信息写入区块链账本；基于所述区块链账本中的行程信息，确定目标车辆的实时位置；基于所述目标车
辆的实时位置，确定目标车辆的高速行驶里程。
77.进一步地，所述通过区块链的共识机制和基于众包的车辆位置确认机制，将所述行程信息写入区块链账本，具体包括：
78.通过高速路计费业务分布式身份注册机制，生成报告者的身份标识符和公私钥对；将所述身份标识符和公钥通过区块链的共识机制保存在区块链账本中；基于众包的车辆位置确认机制以及所述行程信息中的报告者身份，将所述行程信息写入所述区块链账本。
79.优选地，本实施例提供的方法还包括：
80.根据所述行程信息和信誉评估机制，更新每个报告者的信誉值。
81.优选地，本实施例提供的方法还包括：
82.获取用户智能设备上传的目标车辆行程信息；判断所述用户智能设备上传的目标车辆行程信息是否在误差范围内；若是，则输出奖励值；所述奖励值用于减少目标车辆的高速路费用。
83.实施例三
84.如图6所示，本实施例提供的一种基于区块链的高速路费用确定系统，包括：
85.数据获取模块400，用于获取目标车辆的行程信息；所述行程信息包括车牌号、位置信息、报告时间和报告者身份；所述行程信息是通过安装在目标车辆上的车辆设备以及安装在高速路上的路边信息采集设备获取的；所述报告者身份包括所述车辆设备和所述路边信息采集设备。
86.高速行驶里程确定模块500，用于基于众包的车辆位置确认机制以及所述行程信息，确定目标车辆的高速行驶里程。
87.高速路费用计算模块600，用于基于智能合约的收费机制以及所述目标车辆的高速行驶里程，确定目标车辆的高速路费用。
88.所述高速行驶里程确定模块500，具体包括：
89.写入单元，用于通过区块链的共识机制和基于众包的车辆位置确认机制，将所述行程信息写入区块链账本。
90.实时位置确定单元，用于基于所述区块链账本中的行程信息，确定目标车辆的实时位置。
91.高速行驶里程确定单元，用于基于所述目标车辆的实时位置，确定目标车辆的高速行驶里程。
92.进一步地，所述写入单元，具体包括：
93.生成子单元，用于通过高速路计费业务分布式身份注册机制，生成报告者的身份标识符和公私钥对。
94.第一写入子单元，用于将所述身份标识符和公钥通过区块链的共识机制保存在区块链账本中。
95.第二写入子单元，用于基于众包的车辆位置确认机制以及所述行程信息中的报告者身份，将所述行程信息写入所述区块链账本。
96.优选地，本实施例提供的系统还包括：
97.信誉值更新模块，用于根据所述行程信息和信誉评估机制，更新每个报告者的信
誉值。
98.优选地，本实施例提供的系统还包括：激励模块。
99.所述激励模块，用于：
100.获取用户智能设备上传的目标车辆行程信息；判断所述用户智能设备上传的目标车辆行程信息是否在误差范围内；若是，则输出奖励值；所述奖励值用于减少目标车辆的高速路费用。
101.针对传统的电子收费系统无法识别逃费行为的问题，本发明提出了一种基于区块链的安全可靠的高速路计费方案，它不仅仅依赖于车辆驶入和驶出高速路路口的信息作为计费的依据，而是采用众包的方式，这样能够更准确的计量车辆的实际行驶里程，实现了更准确的高速路计费。并结合区块链技术识别恶意节点，减轻恶意行为对本收费系统的影响，能够有效的识别车辆绕路这种恶意逃费行为，提高了收费系统的健壮性和可靠性。
102.针对传统的高速路人工窗口收费所存在的收费效率低下问题，以及电子收费系统收费方式需要的复杂办理手续以及额外设备成本的问题，本发明提出了基于智能合约的收费机制，每一笔交易都会记录在区块链账本中，实现了可信支付，提高了收费效率，节约了人力成本和设备成本。
103.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
104.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。