车联网群智感知中基于区块链的隐私保护数据收集方法

本发明属于车联网群智感知领域。

背景技术：

1、随着物联网(iot)和汽车技术的飞速发展，新型智慧车辆配备了各种传感器，可用于感知车辆周围的环境，一些车辆还配备了强大的通信和计算嵌入式设备，称为车载单元(obu)。车辆可以与其他车辆通信或完成与其他车辆的协作计算任务，帮助驾驶员做出明智的驾驶决策。车联网群智感知(vehicular crowdsensing)已成为车联网(iov)中的一个重要应用领域，受到学术界和产业界的广泛关注。在典型的车联网群智感知场景中，在数据请求者发布了数据感知任务之后，参与任务的车辆首先使用车载传感器感知周围的环境数据(例如：道路旁边空余停车位信息等)，然后将其发送给附近的路边单元(roadside unit，rsu)，rsu收集周边车辆的感知数据，并对数据进行聚合计算，再将结果发送给任务请求者。最后，请求者为结果付费。

2、由于车辆的移动性，车联网群智感知系统具有高移动性和广泛的传感区域覆盖。因此，在智慧城市中，车联网群智感知可以广泛应用于交通监控、环境状况测量和信息共享。然而，车联网群智感知任务需要车辆上传很多感知信息，而大部分感知信息都会涉及到车辆的隐私，例如车辆的移动轨迹，故隐私保护问题是车联网群智感知中迫切需要解决的问题。

3、近年来研究人员针对车联网群智感知任务，提出了多种隐私保护方案。zhang等人在《prvb:achieving privacy-preserving and reliable vehicular crowdsensing viablockchain oracle》中提出利用伪随机函数给数据加上噪声，实现数据隐私保护，并在数据发布阶段去除噪声，实现rsu对数据的恢复；同时为车辆分配临时序列号，避免了使用车辆标识，保护了车辆的身份隐私。但这种方法效率并不高。shen等人在《aprivacy-preserving data aggregation scheme for dynamic groups in fog computing》中提出将多个车辆的数据按照空间划分结合成一组数据。金鑫等人在《移动群智感知中原始数据隐私保护算法》中提出了一种基于移动节点的隐私保护算法。wang等人在《privacy-friendly decentralized data aggregation for mobile crowdsensing》中对基于迭代的去中心化平均算法加入拉普拉斯噪声，从而达到一定的数据隐私保护。

4、普通的加密技术如非对称加密，可以实现车辆的数据隐私保护，但很难做到对车辆身份的隐私保护，数据接收者能够将数据和来源车辆关联起来。同时由于车辆的移动性，车联网群智感知对时延要求较高，许多现有技术因为时间开销较大也难以适用。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的目的在于提出一种车联网群智感知中基于区块链的隐私保护数据收集方法，用于实现车联网群智感知任务中的隐私保护。

3、为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种车联网群智感知中基于区块链的隐私保护数据收集方法，包括：

4、通过所述路边单元rsu将请求任务发送给目标车辆群；

5、通过所述目标车辆群根据所述请求任务进行数据感知；

6、通过所述rsu根据所述感知数据的大小计算发送轮次，并将所述感知数据的大小和所述发送轮次发送给所述目标车辆群；

7、通过所述目标车辆群根据所述感知数据的大小和所述发送轮次向所述rsu发送加密感知数据；

8、通过所述rsu将所述加密感知数据上传区块链。

9、另外，根据本发明上述实施例的一种车联网群智感知中基于区块链的隐私保护数据收集方法还可以具有以下附加的技术特征：

10、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过所述路边单元rsu将请求任务发送给目标车辆群，还包括：

11、通过所述rsu为所述目标车辆群分配临时使用的用于隐私保护的序列号，其中，

12、为每个车辆生成k进制的随机数，加入噪声后发送给所述rsu；通过所述rsu将每个车辆的数据加和去噪得到随机数之和，并将压缩后的随机数之和发送给所有车辆；若随机数之和是合格的，则每个车辆将自己随机数的大小排名作为自己的序列号，否则重新发送随机数直到随机数之和合格。

13、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过所述rsu根据所述感知数据的大小计算发送轮次，包括：

14、将目标车辆群所有车辆的感知数据大小作为数据，加上噪声发送给rsu；

15、通过所述rsu对所有车辆按照感知数据大小进行排序；

16、基于排序结果为感知数据大的车辆寻找能在同一轮次发送数据的车辆，并按顺序为所述车辆设置发送轮次；直到所有车辆的发送轮次都被确定。

17、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过所述目标车辆群根据所述感知数据的大小和所述发送轮次向所述rsu发送加密感知数据，包括：

18、根据所述感知数据的大小和所述发送轮次计算每个车辆的的合维数据，并加入噪声；

19、在每个车辆的发送轮次中将所述合维数据和噪声发送给rsu，而在其他轮次中只发送噪声给rsu。

20、为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种车联网群智感知中基于区块链的隐私保护数据收集装置，包括以下模块：

21、初始化模块，用于通过所述路边单元rsu将请求任务发送给目标车辆群；

22、感知模块，用于通过所述目标车辆群根据所述请求任务进行数据感知；

23、计算模块，用于通过所述rsu根据所述感知数据的大小计算发送轮次，并将所述感知数据的大小和所述发送轮次发送给所述目标车辆群；

24、收集模块，用于通过所述目标车辆群根据所述感知数据的大小和所述发送轮次向所述rsu发送加密感知数据；

25、上传模块，用于通过所述rsu将所述加密感知数据上传区块链。

26、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述初始化模块，还用于：

27、为每个车辆生成k进制的随机数，加入噪声后发送给所述rsu；通过所述rsu将每个车辆的数据加和去噪得到随机数之和，并将压缩后的随机数之和发送给所有车辆；若随机数之和是合格的，则每个车辆将自己随机数的大小排名作为自己的序列号，否则重新发送随机数直到随机数之和合格。

28、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述计算模块，还用于：

29、将目标车辆群所有车辆的感知数据大小作为数据，加上噪声发送给rsu；

30、通过所述rsu对所有车辆按照感知数据大小进行排序；

31、基于排序结果为感知数据大的车辆寻找能在同一轮次发送数据的车辆，并按顺序为所述车辆设置发送轮次；直到所有车辆的发送轮次都被确定。

32、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述收集模块，还用于：

33、根据所述感知数据的大小和所述发送轮次计算每个车辆的的合维数据，并加入噪声；

34、在每个车辆的发送轮次中将所述合维数据和噪声发送给rsu，而在其他轮次中只发送噪声给rsu。

35、为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的一种车联网群智感知中基于区块链的隐私保护数据收集方法。

36、为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的一种车联网群智感知中基于区块链的隐私保护数据收集方法。

37、本发明实施例提出的车联网群智感知中基于区块链的隐私保护数据收集方法，改进了传统方法中数据和车辆存在连接性、隐私保护不足、算法效率不高的缺点。通过伪随机函数生成噪声实现无连接性和一定的数据隐私保护，结合非对称加密技术实现完全的数据隐私保护；通过生成序列号实现身份隐私保护；结合确定发送轮次操作，使得多个车辆的感知数据能在同一轮次发送，从而充分利用通信资源，减少计算开销和通信开销。