基于元宇宙区块链的太空资源分配系统

本发明属于区块链，更具体地，涉及一种基于元宇宙区块链的太空资源分配系统。

背景技术：

1、当前，世界各国正在加快出台航天产业政策，太空领域成为竞争新高地。在国家竞争的大背景下，企业竞争变得更加多元和激烈。随着航天事业的逐步扩展，越来越多的跨领域企业加入其中。目前，投资大、周期长、风险高是商业航天的主要特点。统计数据显示，我国注册的航天企业约有8.5万家，其中状态为存续、在业的仅有3.8万家。此外，我国可重复发射使用的运载火箭仍处于试验阶段，距离规模化应用还有一定距离。这对我国未来进入太空的能力和成本带来一定的挑战。

2、由于目前人类并未真正的开始利用外星球的太空资源，太空资源有类似虚拟化的含义，因此适合使用区块链来进行资源的分配。简言之，利用区块链来进行太空资源的分配，主要有两大利基：

3、更公平与公正的分配方式。我们可以通过区块链来记录太空资源的过程，使的资源的分配更为公正与透明。

4、引导区块链资金往正向太空研究发展。另外也可以利用区块链货币来吸引资金来助力太空资源的开发。

5、近年来区块链一直是一个热门议题，有很大的应用潜力，但同时也存在高投机性和安全性等问题。目前区块链应用存在以下问题：

6、数字挖矿容易造成资源浪费。超量矿机满负荷运作消耗大量电力、屯币惜售、在转手交易时收取高额手续费等现象，都广泛存在于市场中。而且在美欧地区，第三方区块按项目进行评价和公示。

7、数字资产容易被过分炒作。近些年，非同质化通证(nft)爆炸性增长。nft是用于表示数字资产的唯一加密货币令牌，可交易。nft利用区块链公开透明、不可篡改的特性，对数位资产的所有权进行记录，以代币(token)的方式交易。音乐、艺术创作、体育卡牌等，都可以有一个数位板的所有权，用来验明正身。但是该交易模式存在恶性炒作的风险。

8、非实名制区块链，存在法律漏洞，容易被非法利用。目前常见的区块链系统多为非实名制管理，极容易被非法利用，成为非法交易的另一种渠道。同时，当前区块链系统在身份认证上过于单一、简单，无法有效地保障用户账户的隐私等安全问题，账号容易被盗用，增加管理难度与管理成本。

技术实现思路

1、提供了本发明以解决现有技术中存在的上述问题。因此，需要一种基于元宇宙区块链的太空资源分配系统，旨在解决当前区块链应用中存在的问题及商业航天吸引投资的问题，让区块链技术在现实生活中发挥更大的应用价值。

2、本发明提供一种基于元宇宙区块链的太空资源分配系统，所述系统包括区块链服务系统、pow认证中心和数字世界pow整合中心；

3、所述区块链服务系统包括pow工作量记录链、游戏加值链、水印货币交易链和实名身份认证链；

4、其中，所述pow工作量记录链用于存储所述pow认证中心和数字世界pow整合中心所获取的工作量记录；

5、所述游戏加值链用于基于水印货币提供加值服务；

6、所述水印货币交易链用于嵌入用户的多重生物信息到区块链的交易合约；

7、所述实名身份认证链用于身份认证；

8、所述pow认证中心用于认定工作量所对应的虚拟货币金额，并将工作量所对应的虚拟货币金额输入至所述区块链服务系统中；

9、所述数字世界pow整合中心用于负责定义标准接口，与各种数字工作量系统对接，对接后，自动化地更新并转化用户的工作量。

10、进一步地，所述实名身份认证链包括主服务器和次要服务器，实现为由分布式服务器集群组成的、进行模型训练的、基于联邦学习的区块链。

11、进一步地，在进行模型训练前，基于选举算法，在服务器集群中选取性能最好的服务器作为主服务器，其他作为次要服务器。

12、进一步地，所述主服务器对全局模型进行统一处理，包括：

13、获取次要服务器对权值的更新：主服务器处于监听状态，等待次要服务器发送的模型权值更新数据；

14、模型的聚合：当主服务器接收到次要服务器返回的模型权值数据达到一定阈值时，将用这些阈值的平均值来更新全局模型；

15、更新次要服务器模型的权值：主服务器更新全局模型后，将模型更新后的参数通过广播的形式发送给次要服务器。

16、进一步地，所述次要服务器负责：

17、为用户提供注册功能：次要服务器将系统中共享的模型发送给用户设备；用户利用得到的模型使用私有数据在用户设备上对模型进行训练，将训练好的模型权值返回给次要服务器；次要服务器将收到的用户模型权值发送给主服务器用以聚合，以对用户注册信息进行存档；

18、认证用户登录：次要服务器上共享着用户的注册数据；当用户登录系统时，服务器集群将选出一台空闲的次要服务器供用户登录，并使用用户提供的人脸验证照片在其上对模型进行训练；

19、从主服务器获取当前轮次模型参数：在无模型训练任务的空闲时期，次要服务器处于监听状态，等待主服务器发送的模型参数更新数据；当接收到主服务器发送的模型参数更新数据后，次要服务器将根据接收到的参数数据来更新本地模型参数，并使用更新后的模型来进行新一轮模型的训练；

20、向主服务器发送训练好的权值：当次要服务器在本地训练好模型后，其将通过互联网向主服务器发送训练好的模型权值数据，而不发送用户人脸图像数据，以达到保护用户隐私的要求。

21、进一步地，通过如下方法获得水印货币：

22、获取图像数据，所述图像数据包括太空币图像和水印图像；

23、从所述太空币图像中提取出白色像素点，重构为新的载体图像am×n，并用矩阵p＝{pij}记录提取出的白色像素点在原载体图像的像素位置；

24、对重构的载体图像am×n做一级小波分解，生成四个频域子带：ll，hl，lh，hh；

25、通过如下公式对hh频域子带做奇异值分解：

26、hh＝uh×sh×vht

27、其中，uh为m×m的正交矩阵，vh为n×n的正交矩阵，sh＝diag(σ1，σ2，…，σn，)，σn为图像的奇异值；其中，u＝[u1，u2，…，um，]∈rm×m和v＝[v1，v2，…，vn，]∈rn×n是正交矩阵，其列向量分别为ui和vi；u，v分别称为矩阵a的左奇异矩阵和右奇异矩阵；d＝diag(σ1，σ2，…，σm，)是对角矩阵，σi(i＝1，2，…，m)称为矩阵a的奇异值，此处是aat或ata的特征值的正平方根，且满足σ1≥σ2≥…≥σr＞σr+1＝…＝σm＝0。uh为m×m的正交矩阵，vh为n×n的正交矩阵，sh＝diag(σ1，σ2，…，σn，)，σi为图像的奇异值；

28、通过如下公式对所述水印图像进行奇异值分解：

29、waterimage＝us×ss×vst

30、其中，waterimage为奇异值分解所得到的图像，us为奇异值分解得到的m×m正交矩阵，ss为奇异值分解得到的奇异值的对角矩阵，vst为奇异值分解得到的n×n正交矩阵；

31、采用奇异值分解逆运算，获得修改后的子图hhnew：

32、hhnew＝uh×ss×vst

33、采用离散小波逆变换，生成嵌入水印后的图像，根据所述新的载体图像在所述太空币图像中的像素位置，恢复图像，得到嵌入水印的太空币图像。

34、进一步地，通过如下方法提取水印货币中的水印：

35、根据矩阵p记录的像素位置，从嵌入水印的太空币图像中提取出经过重构的图像；

36、对提取出的嵌入水印的图像进行离散小波分解；

37、对生成的hh频带进行奇异值分解，利用如下公式，从该区域中提取出水印图像的奇异值：

38、hh＝uh×sh×vh

39、根据提取出的水印图像的奇异值以及原始水印图像的正交矩阵，得到被嵌入的水印图像。

40、根据本发明各个方案的基于元宇宙区块链的太空资源分配系统，未避免虚拟太空资源被漫无目的炒作，本发明设计一太空工作量(space pow)，此工作量认证是由从事太空学习、研究或工作所产生的工作量，目的在引导社会力量往太空事业发展。而工作量的认证，可以由有能力开发太空的企业、政府或联合国进行认证，当然，该单位也可以将认证的工作授权给合作的企业与地方政府单位，分担工作量认证任务与扩大市场占有率。除此之外，为了让更多人参予，系统除了可以由线下的虚实结合pow认证中心，也可以由线上的数字世界pow认证中心来给工作量，这样可以提供更多机会给太空事业的参予者。线上的认证方法，是由相关的太空工作、学习或游戏软件所构成，可以让参予者在完成相关软件任务后获得相对应的工作量。另外为了提高系统的吸引力，系统再设计游戏加值链，让投资者来为本系统注入资金，提高系统的加值功能。最后为了提高系统的安全与可靠性，实名认证，工作量记录与水印货币，都将使用区块链技术来进行记录，已增加系统的安全可靠性。