CN113961656A - 一种基于ipfs技术的分发高精度地图方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于IPFS技术的分发高精度地图方法及系统，属于分布式存储应用领域；所述的方法具体步骤如下：S1通过经纬度从统一地图源站获取高精度地图数据；S2通过IPFS网络从基站中拉取附近地图；S3通过IPFS协议，与地图源站、5G基站、附近汽车的自动驾驶模块建立起连接；主要有以下几个方面的益处：1、高精度地图的数据量大，且要求快速拉取，采用IPFS技术，可以让车与车之间、车与5G基站之间互相加速，减少拉取时间；2、高精度地图新旧版本之间的变化通常较小，采用IPFS技术，可以将地图数据分成多个小块，当拉取时车辆只需要获取变化的数据块，这减少了流量的浪费；3、每个节点都是数据源，可避免单点故障，且减少主干网络的堵塞情况。

Description

一种基于IPFS技术的分发高精度地图方法及系统

技术领域

本发明公开一种基于IPFS技术的分发高精度地图方法及系统，涉及分布式存储应用技术领域。

背景技术

高精度地图顾名思义，就是精度远高于传统地图的一种新型电子地图。高精度地图不仅高在其厘米级的量化程度，更高在其空间抽象层次，作为自动驾驶系统的重要组成部分，高精度地图相较于传统的导航电子地图，专注于自动驾驶场景，让自动驾驶车辆人性化地理解不断变化的现实环境，通过云端实时更新的多图层高精度地图数据，在自动驾驶车感知、定位、决策、规划等模块起到重要作用，是自动驾驶解决方案不可或缺的一环。随着5G时代的到来，大带宽低延时的网络环境，让之前掣肘高精度地图的实时性要求高、数据量大的问题迎刃而解，高精度地图方案越来越受到汽车自动驾驶公司的重视。

传统的高精度地图存储方案分为预存储与实时分发两种，预存储就是将地图数据存于汽车中，这种方案存储的数据量有限，并且无法实时更新；实时分发方案就是让汽车在行驶到某块区域的时候，实时的从地图分发源获取当地的地图，这种方案的问题是当车辆较多时，会给网络和源站带来非常大的流量压力，并且延时也是一个问题。

IPFS(星际文件存储系统)是一种内容可寻址、去中心化、点对点超媒体的分布式存储、传输协议。IPFS内的文件具有不可篡改的特性，通过某一CID(文件的标识码)只可能拿到绝对不会改变的该标识码对应的文件数据。IPFS节点与节点之间互相对等，没有所谓中心节点，因此不会给主网络带来流量压力，且所有节点均可互相拉取数据，达到P2P加速的效果。另外文件在IPFS存储时，是分为许多小块存储，如果本地文件与线上某个文件只有一小部分不一样，那么只需要拉取变化的那个部分即可。

故现发明一种基于IPFS技术的分发高精度地图方法及系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提供一种基于IPFS技术的分发高精度地图方法及系统，所采用的技术方案为：一种基于IPFS技术的分发高精度地图方法，所述的方法具体步骤如下：

S1通过经纬度从统一地图源站获取高精度地图数据；

S2通过IPFS网络从基站中拉取附近地图；

S3通过IPFS协议，与地图源站、5G基站、附近汽车的自动驾驶模块建立起连接。

所述S1通过经纬度从统一地图源站获取高精度地图数据的具体步骤如下：

S101将最新的高精度地图数据上传到IPFS网络中；

S102提供通过经纬度数字映射出来的相应高精度地图数据的CID；

S103根据自动驾驶汽车反馈的数据进行高精度地图数据的修正；

所述S2通过IPFS网络从基站中拉取附近地图的具体步骤如下：

S201基站在地图源站定时查询自己附近的高精度地图数据的CID；

S202发现CID变化，则通过该CID从IPFS网络获取最新的高精度地图。

所述S3通过IPFS协议，与地图源站、5G基站、附近汽车的自动驾驶模块建立起连接的具体步骤如下：

S301将汽车行驶所处的经纬度发给地图源站，请求所处位置地图数据的CID；

S302如果和本地缓存的CID一致，则不进行操作

S303如果不一致，则说明地图需要更新，通过IPFS网络从5G基站、附近汽车以及地图源站拉取地图数据。

一种基于IPFS技术的分发高精度地图系统，所述的系统具体包括数据获取模块、基站拉取模块和协议连接模块：

数据获取模块：通过经纬度从统一地图源站获取高精度地图数据；

基站拉取模块：通过IPFS网络从基站中拉取附近地图；

协议连接模块：通过IPFS协议，与地图源站、5G基站、附近汽车的自动驾驶模块建立起连接。

所述数据获取模块具体包括数据上传模块、数据映射模块和数据校正模块：

数据上传模块：将最新的高精度地图数据上传到IPFS网络中；

数据映射模块：提供通过经纬度数字映射出来的相应高精度地图数据的CID；

数据校正模块：根据自动驾驶汽车反馈的数据进行高精度地图数据的修正；

所述基站拉取模块具体包括地图查询模块和地图更新模块：

地图查询模块：基站在地图源站定时查询自己附近的高精度地图数据的CID；

地图更新模块：发现CID变化，则通过该CID从IPFS网络获取最新的高精度地图。

所述协议连接模块具体包括实时位置模块、地图校正模块A和地图校正模块B：

实时位置模块：将汽车行驶所处的经纬度发给地图源站，请求所处位置地图数据的CID；

地图校正模块A：如果和本地缓存的CID一致，则不进行操作；

地图校正模块B：如果不一致，则说明地图需要更新，通过IPFS网络从5G基站、附近汽车以及地图源站拉取地图数据。

本发明的有益效果为：本发明方案将IPFS技术用于高精度地图的分发，主要有以下几个方面的益处：1、高精度地图的数据量大，且要求快速拉取，采用IPFS技术，可以让车与车之间、车与5G基站之间互相加速，减少拉取时间；2、高精度地图新旧版本之间的变化通常较小，采用IPFS技术，可以将地图数据分成多个小块，当拉取时车辆只需要获取变化的数据块，这减少了流量的浪费；3、每个节点都是数据源，可避免单点故障，且减少主干网络的堵塞情况。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1是本发明方法的流程图；图2是本发明系统的结构示意图；图3是本发明实施例的汽车自动驾驶模块拉取高精度地图的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

首先对实施例中涉及的部分专业名词进行解释：

1、IPFS：星际文件存储系统；

2、CID：IPFS内的文件标识码，通过该码可以直接获取文件数据；

实施例一：

一种基于IPFS技术的分发高精度地图方法，所述的方法具体步骤如下：

S1通过经纬度从统一地图源站获取高精度地图数据；

S2通过IPFS网络从基站中拉取附近地图；

S3通过IPFS协议，与地图源站、5G基站、附近汽车的自动驾驶模块建立起连接；

本发明方法将IPFS技术用于高精度地图的分发，主要有以下几个方面的益处：1、高精度地图的数据量大，且要求快速拉取，采用IPFS技术，可以让车与车之间、车与5G基站之间互相加速，减少拉取时间；2、高精度地图新旧版本之间的变化通常较小，采用IPFS技术，可以将地图数据分成多个小块，当拉取时车辆只需要获取变化的数据块，这减少了流量的浪费；3、每个节点都是数据源，可避免单点故障，且减少主干网络的堵塞情况；

所述S1通过经纬度从统一地图源站获取高精度地图数据的具体步骤如下：

S101将最新的高精度地图数据上传到IPFS网络中；

S102提供通过经纬度数字映射出来的相应高精度地图数据的CID；

S103根据自动驾驶汽车反馈的数据进行高精度地图数据的修正；

统一地图源站中存储着全国的高精度地图数据，这些高精度地图被分成与经纬度绑定的一片片的数据。源站提供的主要是三个功能，第一个是将最新的高精度地图数据上传到IPFS网络中，第二个是提供通过经纬度数字映射出来的相应高精度地图数据的CID，第三个则是根据自动驾驶汽车反馈的数据进行高精度地图数据的修正；

在映射CID的这一步，还包含了一些用户的鉴权过程，只有注册到了该地图应用服务的客户端，才可以进行经纬度与CID的转换，这样就可以控制地图信息的传播范围；如果需要再做进一步权限控制的加强，可以给每片地图数据用不同的密钥加密，并定期轮转，当返回CID时，也会将解密密钥进行返回，只有同时掌握了CID与解密密钥，才能获取到正确的高精度地图；这样就算IPFS网络被以技术手段攻破，也只会被窃取加密以后的数据，无法被攻击者使用。统一地图源站也接入了IPFS网络，所有的地图数据都是通过IPFS网络分发下去；

进一步的，所述S2通过IPFS网络从基站中拉取附近地图的具体步骤如下：

S201基站在地图源站定时查询自己附近的高精度地图数据的CID；

S202发现CID变化，则通过该CID从IPFS网络获取最新的高精度地图；

得益于我国良好的基础建设，通讯基站基本覆盖所有汽车可行驶的地方，而5G基站也如火如荼的铺设中；将基站附近的高精度地图存储到5G基站中，当车辆行驶到基站范围内时，就可以通过IPFS网络从基站中拉取附近地图，做到延迟最低，并且还可以大大降低主干网与地图源站的数据流量压力；5G基站会定时(每几秒)去地图源站查询自己附近的高精度地图数据的CID，如果发现变化，则通过这个CID从IPFS网络获取最新的高精度地图，如果没有变化则说明地图数据没有更新，不做操作；由于高精度地图的数据往往变化不太大，凭借IPFS协议的能力，5G基站可以只拉取有变化的数据部分；

所述S3通过IPFS协议，与地图源站、5G基站、附近汽车的自动驾驶模块建立起连接的具体步骤如下：

S301将汽车行驶所处的经纬度发给地图源站，请求所处位置地图数据的CID；

S302如果和本地缓存的CID一致，则不进行操作

S303如果不一致，则说明地图需要更新，通过IPFS网络从5G基站、附近汽车以及地图源站拉取地图数据；

汽车的自动驾驶模块是高精度地图的使用方，在我们的系统里面也是高精度地图数据的分发加速节点；自动驾驶模块通过IPFS协议，与地图源站、5G基站、附近汽车的自动驾驶模块建立起连接；当汽车行驶时，S301会将所处的经纬度发给地图源站，请求所处位置地图数据的CID；如果和本地缓存的CID一致，则不进行操作，如果不一致，则说明地图需要更新，通过IPFS网络从5G基站、附近汽车以及地图源站拉取地图数据；只有当地图源站、5G基站以及附近汽车都失去连接时，地图拉取才会失败，这保证了高精度地图的高可用；

汽车自动驾驶模块拉取高精度地图的流程图见图1；

汽车的自动驾驶模块行驶到一个区域时，首先会向地图源站发送经纬度信息，索要该地区地图数据的CID，该过程中，会有一些用户的校验过程，以保证该汽车的自动驾驶模块拥有查询高精度地图数据的许可；源站在查询自己的数据库后，将该地区的最新CID返回；汽车的自动驾驶模块会比对自己本地存储的地图的CID与返回的CID，如果一致，则可以确定自己本地已经存储了一份最新的地图；

如果本地的CID与返回的CID不一致，那么汽车的自动驾驶模块会利用IPFS协议的能力，从网络中下载最新的地图数据；由于IPFS的特性，如果是新旧地图数据有一致的地方，那么将只会获取有区别的数据，这样将大大减少带宽的消耗；数据是从附近的5G基站、附近的车辆以及地图源站共同获取，获取的数据量根据其与本节点的网络连接程度来决定；

如果地图源站对高精度地图数据进行了加密发布，则汽车的自动驾驶模块在获取高精度地图数据的CID时，还会同时获取到这份数据的加密公钥，在拉取到完整的数据后，即可通过该加密公钥对地图数据进行解密利用；

汽车的自动驾驶模块不仅仅是高精度地图的使用者，也可以作为地图数据的实时搜集者；当汽车的传感器发现了道路情况与最新的高精度地图不符时(如道路中出现事故、路面损坏等)，可以将不同的数据进行整理记录，发送至IPFS网络中，并将数据的CID发送至地图源站中，以供源站进行利用；源站在收到上报的数据后，会进行甄别，如果多个来源均表明该地的道路情况出现了变化，则将变化记录到高精度地图中，并进行更新发布；如果数据来源单一或多个数据来源发生了冲突，则由人工进行分辨与处理。

实施例二：

一种基于IPFS技术的分发高精度地图系统，所述的系统具体包括数据获取模块、基站拉取模块和协议连接模块：

数据获取模块：通过经纬度从统一地图源站获取高精度地图数据；

基站拉取模块：通过IPFS网络从基站中拉取附近地图；

协议连接模块：通过IPFS协议，与地图源站、5G基站、附近汽车的自动驾驶模块建立起连接。

所述数据获取模块具体包括数据上传模块、数据映射模块和数据校正模块：

数据上传模块：将最新的高精度地图数据上传到IPFS网络中；

数据映射模块：提供通过经纬度数字映射出来的相应高精度地图数据的CID；

数据校正模块：根据自动驾驶汽车反馈的数据进行高精度地图数据的修正；

所述基站拉取模块具体包括地图查询模块和地图更新模块：

地图查询模块：基站在地图源站定时查询自己附近的高精度地图数据的CID；

地图更新模块：发现CID变化，则通过该CID从IPFS网络获取最新的高精度地图。

所述协议连接模块具体包括实时位置模块、地图校正模块A和地图校正模块B：

实时位置模块：将汽车行驶所处的经纬度发给地图源站，请求所处位置地图数据的CID；

地图校正模块A：如果和本地缓存的CID一致，则不进行操作；

地图校正模块B：如果不一致，则说明地图需要更新，通过IPFS网络从5G基站、附近汽车以及地图源站拉取地图数据。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于IPFS技术的分发高精度地图方法，其特征是所述的方法具体步骤如下：

S1通过经纬度从统一地图源站获取高精度地图数据；

S2通过IPFS网络从基站中拉取附近地图；

S3通过IPFS协议，与地图源站、5G基站、附近汽车的自动驾驶模块建立起连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述S1通过经纬度从统一地图源站获取高精度地图数据的具体步骤如下：

S101将最新的高精度地图数据上传到IPFS网络中；

S102提供通过经纬度数字映射出来的相应高精度地图数据的CID；

S103根据自动驾驶汽车反馈的数据进行高精度地图数据的修正。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述S2通过IPFS网络从基站中拉取附近地图的具体步骤如下：

S201基站在地图源站定时查询自己附近的高精度地图数据的CID；

S202发现CID变化，则通过该CID从IPFS网络获取最新的高精度地图。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述S3通过IPFS协议，与地图源站、5G基站、附近汽车的自动驾驶模块建立起连接的具体步骤如下：

S301将汽车行驶所处的经纬度发给地图源站，请求所处位置地图数据的CID；

S302如果和本地缓存的CID一致，则不进行操作

S303如果不一致，则说明地图需要更新，通过IPFS网络从5G基站、附近汽车以及地图源站拉取地图数据。

5.一种基于IPFS技术的分发高精度地图系统，其特征是所述的系统具体包括数据获取模块、基站拉取模块和协议连接模块：

数据获取模块：通过经纬度从统一地图源站获取高精度地图数据；

基站拉取模块：通过IPFS网络从基站中拉取附近地图；

协议连接模块：通过IPFS协议，与地图源站、5G基站、附近汽车的自动驾驶模块建立起连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征是所述数据获取模块具体包括数据上传模块、数据映射模块和数据校正模块：

数据上传模块：将最新的高精度地图数据上传到IPFS网络中；

数据映射模块：提供通过经纬度数字映射出来的相应高精度地图数据的CID；

数据校正模块：根据自动驾驶汽车反馈的数据进行高精度地图数据的修正。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征是所述基站拉取模块具体包括地图查询模块和地图更新模块：

地图查询模块：基站在地图源站定时查询自己附近的高精度地图数据的CID；

地图更新模块：发现CID变化，则通过该CID从IPFS网络获取最新的高精度地图。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征是所述协议连接模块具体包括实时位置模块、地图校正模块A和地图校正模块B：

实时位置模块：将汽车行驶所处的经纬度发给地图源站，请求所处位置地图数据的CID；

地图校正模块A：如果和本地缓存的CID一致，则不进行操作；

地图校正模块B：如果不一致，则说明地图需要更新，通过IPFS网络从5G基站、附近汽车以及地图源站拉取地图数据。

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