区块链技术在网联云控自动驾驶系统中的应用研究和实现

发布时间：2020-11-14 11:57

　　 目前在城市交通领域,为解决“堵车、停车难、交通事故多、空气污染、油耗大”等难题,自动驾驶技术成为研究热点。自动驾驶研究的目的是构建一个有序、畅通、高效、安全、方便、舒适、环保、经济为价值取向的城市交通环境。通信技术的快速发展,以及车载自动驾驶存在管理难、成本高的问题,使得自动驾驶系统从车本位转向网本位。但目前的网联云控自动驾驶系统由某些机构或企业垄断研发,存在系统复杂,集成度高,信息闭塞,迭代速度慢,维护难等问题。因此网联云控自动驾驶系统需要去中心化,多参与者协同共享,这也就迫切需要一种有效的机制实现云控服务与数据的安全共享。因此本文研究了区块链技术在网联云控自动驾驶系统上的应用,利用区块链技术实现“开放、共享、协作、平等和安全”的云控服务与数据共享环境,从而构建一种分层化、模块化、去中心化、可持续发展的网联云控自动驾驶系统。本文的研究工作主要包括:(1)网联云控自动驾驶系统中区块链技术的应用场景分析与架构设计。阐述利用区块链技术,实现网联云控自动驾驶系统服务与数据安全共享的架构设计思路和设计原则,提出了分层、开放、可扩展、可持续发展的系统架构。(2)利用区块链技术构建网联云控自动驾驶系统服务与数据的安全共享网络。首先,分析服务与数据共享的难点与安全问题,设计并实现智能合约保证服务与数据的安全共享。此外,还提供云控服务与数据共享的开发工具,实现服务与数据的便捷共享。最后,通过微平台实现对共享网络的去中心化管理。(3)实验的设计与结果分析通过泊车应用,验证了基于区块链技术实现的网联云控自动驾驶系统服务与数据共享的安全性与可行性。对系统功能性能进行总结,提出不足与展望。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.6;TP311.13
【部分图文】：

上述两个系统均采用联网的自动驾驶方案，由云端服务器实现了路径规划和地图??维护等，但是云端服务器与车辆只进行了少量数据的交互，并没有发挥云端服务??器的强大能力。此类自动驾驶系统常见架构如下图２．１［０所示，仅蓝色部分的少??量信息和用户任务会从云端下发，其主要任务计算与信息处理还是在车端。??＾??卜＾?、???Ｉ?．．?Ｉ?ＤｉｅｒＤｓＣ－ｎｅｄ??Ｉ?ｉｖｌ２ｐ?ｊ?Ｍｉｕｉｃｎ?????，＇■?＾?？???ｐ浓??ｐ??．．．．．Ｊ?Ｉ?—ＰｉｎｉｎｇＧｒ，ｐｆｃ?—ｌ．?Ｍｉｓｓｉｏｎ?Ｐｌａｎｎｉｎｇ??ｆ?＇?Ｌａｓｅｒ?？、！?ｒ?織臀麟勢??＼?Ｓｃａｎｎｅｒ?ｙ??ｔ?Ｉ?１?．．．．．??——Ｐａｓｓ??——Ｓ＋ｌａｔｉｓ?Ｍａｐ??Ｐｏｓｅ?Ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ???Ｒａｉｄ?Ｍ：：ｐ?？?Ｂｅｈａｖｉｏｒ?Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ??激，＇?Ｉ?＾?二?二：??Ｍｏｄｅｌｉｎｇ???????ｒ?ｉ?７Ｔ??：?Ｓｃｅａｓｒｉｏ?Ｇｏａｌ?？ｌｉｒ；ｓｉａｇ??Ｃａｍｅｒａｓ?１?；?＿?ｉ?ｉ??Ｐｏｓｅ?？??■?Ｓｔａｔｉｃ?Ｍａｐ?■丨■?■?＞??Ｈｒａｉｔｈ?｜?＞?ｓ〇３ｄ?Ｍｓｐ?１?＿?Ｍｏｔｉｏｎ?Ｐｌａｎｎｉｎｇ??——?Ｄｙｎａｍｉｃ?Ｍａｐ???？??—■■■?Ｗｏｒｌｄ?ＳＪａｉｓ???＋??＾?麻一—?丨?￣??图２．１少量信息上云的网联自动驾驶系统架构示例??其次，上述两个应用明显有重合的部分，但由于现在的网联自动驾驶系统集??成化程度高

Ｅｎｉｇｍａ?的实现算法论文《Ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｉｎｇ?Ｐｒｉｖａｃｙ：?Ｕｓｉｎｇ?Ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ?ｔｏ?Ｐｒｏｔｅｃｔ??Ｐｅｒｓ〇ｎａｌＤａｔａ［４１］》中详细描述了其利用区块链来实现数据共享与权限控制的办法。??分权隐私指的是用户拥有控制自己信息的能力。如图２．２所示，用户下载一个应??用后，通过平台向区块链发布自己授予该应用的权限集合的一个交易。然后用户??将自己的数据发布到区块链中，移动应用需要用户数据的时候，区块链节点需要??验证该应用是否拥有获取某个数据的权限。此外，用户也能够修改自己的授权信??息。其不足在于用户使用服务时，需要下载相应应用，并且主动授权。??１２??

合计算所得。将大部分存储与计算放在云上进行处理，而处理后的简单的控制信??息交给车辆，结合车辆实时状态进行处理。车端的运行信息再反馈给云端，云端??对系统信息进行调整，更新虚拟车辆状态。如图３．１所示，这种形式能实现虽然??互联网传输在秒级别，但车辆控制任然可以在毫秒级别。??」?Ｉ?应用?Ｉ??槪?ｐ１?Ｉ??Ｐｉｌｌ??—，??—參丨??图３．１网联车辆与网络关系图??３．２区块链技术在泊车应用场景示例中的需求分析??３．２．１自动泊车场景定义??网联自动泊车的目的是在无人园区内采用自动驾驶方式完成泊车任务，是网??联云控自动驾驶系统中的一种典型应用场景。因此本文以自动泊车场景为例进行??区块链技术在网联云控自动驾驶系统中的应用研究与实验分析。??按上文所述，网联泊车系统分为云端与车端。车端包括电动汽车、ＧＰＳ、摄??像机和陀螺仪等传感设备。传感设备通过车载网络与云端连接，实时发送数据到??云端。车辆本身也与云端连接，接受云端发起的任务信息，并向云端请求所需的??轨迹信息。车载计算单元仅需将不同分段的轨迹信息翻译成当前车辆控制指令，??结合当前车辆状态即可实现车辆的自动驾驶。??１５??
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本文编号：2883450