專利名稱：用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如何在智能交通系統(tǒng)(ITS)中實現(xiàn)電子不停車收費(ETC)技術(shù)的系統(tǒng)和方法，尤其涉及一種通過進行收費認證來防止非法使用車載單元(OBU，On Board Unit) 進行付費的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的智能交通系統(tǒng)中，通過固定安裝在車輛上的車載單元(OBU)以及位于收費站的路側(cè)單元(RSU，Road Side Unit)來實現(xiàn)電子不停車收費(ETC)技術(shù)。OBU作為ETC 電子收費系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的部件之一，其中記錄有OBU的標識符(所述標識符為分配給OBU 的唯一序列號)、用戶信息、車輛信息以及用戶交易密碼等重要信息。當安裝有OBU的車輛經(jīng)過ETC收費站的時候，收費站的RSU將讀取OBU中記錄的相關(guān)信息來完成扣款交易。因此，現(xiàn)有的OBU在設(shè)置完成并安裝于車輛上之后，記錄在OBU中的相關(guān)信息是無法被隨意篡改的，這就要求安裝在車輛上的OBU必須具有相應(yīng)的防拆措施，以避免OBU被盜取并用在其他的車輛上進行付費操作。在目前的ETC系統(tǒng)中，為了保證OBU不被非法盜用，采取的防拆措施包括磁感應(yīng)防拆和機械防拆這兩種方式。磁感應(yīng)防拆主要通過兩個帶磁性的部件的吸合和斷開使得OBU 在拆除時將產(chǎn)生防拆位的改變，從而判斷OBU產(chǎn)生過異動。而機械防拆主要通過機械按鍵開關(guān)的斷開和吸合使得OBU在拆除時將產(chǎn)生防拆位的改變，從而判斷OBU產(chǎn)生過異動。從某種意義上來說上述兩種防拆措施的原理是一樣的，而這種通過物理手段使OBU在拆除時產(chǎn)生防拆位改變的方式具有以下缺點1、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計較復(fù)雜。在磁感應(yīng)防拆方式中，除了 OBU主體之外，還需要安裝另外一個帶磁性的部件，而這二者在結(jié)構(gòu)上是可以分離的。在機械防拆方式中，需要在OBU主體上額外安裝一個機械導(dǎo)桿來觸發(fā)OBU內(nèi)部的防拆按鍵。由此可見，上述兩種方式為了保證防拆的可靠性均需額外安裝比較復(fù)雜的防拆部件。2、可靠性較低。對于磁感應(yīng)防拆方式，只要保證OBU與所述另外一個帶磁性的部件不分離就可保持防拆位不發(fā)生異動。這樣，可通過在使得磁性部件不分離的情況下將OBU 整體掀起以達到拆除OBU且防拆位又不失效的目的，以致磁感應(yīng)方式?jīng)]有起到防拆的作用。而對于機械防拆方式，存在機械按鍵失效而導(dǎo)致防拆失效的隱患。3、安裝方式不靈活。當采用這兩種防拆方式時，OBU在安裝的時候需選擇好一個最佳角度并以該角度貼裝在汽車擋風玻璃上，且一旦安裝之后OBU就無法輕易移動。這樣就導(dǎo)致OBU的安裝位置局限性很大、且貼在擋風玻璃上之后會在一定程度上影響美觀和視線。同時也限制了 OBU在功能和應(yīng)用上的擴展。綜上所述，現(xiàn)有的OBU防拆方式存在占用空間大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝方式受限和防拆可靠性差的弊端。因此，需要一種能夠克服上述缺陷且確保OBU不會被任意盜用的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種替代現(xiàn)有技術(shù)中通過物理手段來防止車載單元被盜用或篡改的技術(shù)方案，通過在車輛上安裝互相匹配的車載單元和認證標簽，并進行車載單元與認證標簽的電子認證來提供安全有效的扣費交易方式，從而防止車載單元被非法盜用。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括車載單元，其安裝于車輛上，用于在收費站執(zhí)行扣費交易；認證標簽，其安裝于所述車輛上并被設(shè)置為與所述車載單元匹配，其中，所述認證標簽用于通過與車載單元進行無線通信來與車載單元執(zhí)行認證，所述認證用于確定車載單元與認證標簽是否匹配， 其中，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽匹配時，車載單元被允許繼續(xù)操作，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽不匹配時，車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。所述認證標簽與車載單元執(zhí)行的認證可包括認證標簽對車載單元的認證和/或車載單元對認證標簽的認證。認證標簽和車載單元可對認證過程中的數(shù)據(jù)傳輸進行加密處理。認證標簽與車載單元可按照射頻識別技術(shù)、藍牙技術(shù)、短距通信技術(shù)或Wi-Fi技術(shù)進行無線通信。在車載單元執(zhí)行扣費交易前、執(zhí)行扣費交易過程中或執(zhí)行扣費交易后三者中的至少一個階段，所述認證標簽可通過與車載單元進行無線通信來與車載單元執(zhí)行認證。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種安裝在車輛上以用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的車載單元，所述車載單元包括車載單元通信模塊，用于與安裝在同一車輛上的認證標簽進行無線通信；車載單元認證模塊，用于通過車載單元通信模塊與認證標簽的無線通信來與認證標簽執(zhí)行認證，從而確定車載單元與認證標簽是否匹配，其中，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽匹配時，車載單元被允許繼續(xù)操作，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽不匹配時，車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種安裝在車輛上以用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的認證標簽，所述認證標簽包括認證標簽通信模塊，用于與安裝在同一車輛上的車載單元進行無線通信；認證標簽認證模塊，用于通過認證標簽通信模塊與車載單元的無線通信來與車載單元執(zhí)行認證，從而確定車載單元與認證標簽是否匹配，其中，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽匹配時，認證標簽促使車載單元繼續(xù)操作，否則，認證標簽促使車載單元進入失效狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的方法， 所述方法包括將車載單元和認證標簽安裝于車輛上，所述車載單元用于在收費站執(zhí)行扣費交易，所述認證標簽被設(shè)置為與所述車載單元匹配；車載單元進入認證過程，在所述認證過程中，認證標簽與車載單元進行無線通信來與車載單元執(zhí)行認證，從而確定車載單元與認證標簽是否匹配，其中，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽匹配時，車載單元被允許繼續(xù)操作，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽不匹配時，車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。所述認證標簽與車載單元執(zhí)行的認證可包括認證標簽對車載單元的認證和/或車載單元對認證標簽的認證。
所述認證標簽與車載單元執(zhí)行的認證可包括車載單元基于預(yù)定加密算法，利用存儲在車載單元中的加密密鑰和車輛信息計算出驗證碼；車載單元將預(yù)先存儲在車載單元中的車載單元的標識符和認證標簽的標識符、由車載單元計算出的驗證碼發(fā)送到認證標簽；認證標簽將接收到的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼與預(yù)先存儲在認證標簽中的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼進行比較；當接收到的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼與預(yù)先存儲在認證標簽中的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼均相同時，認證標簽向車載單元發(fā)送確認信息和預(yù)先存儲在認證標簽中的認證標簽的標識符；否則，認證標簽向車載單元發(fā)送出錯信息以促使車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易；車載單元將接收到的確認信息和認證標簽的標識符與預(yù)先存儲在車載單元中的認證標簽的標識符進行比較；當接收到的認證標簽的標識符與預(yù)先存儲在車載單元中的認證標簽的標識符相同時，車載單元繼續(xù)操作；否則， 車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。所述認證標簽與車載單元執(zhí)行的認證可包括車載單元基于預(yù)定加密算法，利用存儲在車載單元中的加密密鑰和車輛信息計算出驗證碼，并且車載單元產(chǎn)生一個隨機數(shù); 車載單元將預(yù)先存儲在車載單元中的車載單元的標識符和認證標簽的標識符、由車載單元計算出的驗證碼和產(chǎn)生的隨機數(shù)發(fā)送到認證標簽；認證標簽將接收到的車載單元的標識符、認證標簽的標識符、驗證碼與預(yù)先存儲在認證標簽中的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼進行比較；當接收到的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼與預(yù)先存儲在認證標簽中的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼均相同時，認證標簽向車載單元發(fā)送確認信息、預(yù)先存儲在認證標簽中的認證標簽的標識符以及對隨機數(shù)進行加密而獲得的另一驗證碼；否則，認證標簽向車載單元發(fā)送出錯信息以促使車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易；車載單元將接收到的確認信息和認證標簽的標識符與預(yù)先存儲在車載單元中的認證標簽的標識符進行比較，并對所述另一驗證碼進行解密以獲得解密的隨機數(shù)；當接收到的認證標簽的標識符與預(yù)先存儲在車載單元中的認證標簽的標識符相同且解密的隨機數(shù)與車載單元產(chǎn)生并發(fā)送的隨機數(shù)相同時，車載單元繼續(xù)操作；否則，車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，由于車載單元必須與被配置為與其匹配的認證標簽進行認證，且只有在確認匹配之后才能夠執(zhí)行相應(yīng)的操作，因此，盜用的車載單元或數(shù)據(jù)被篡改的車載單元均無法通過認證過程，也就無法執(zhí)行扣費交易，從而相應(yīng)地防止了對車載單元的非法拆卸和篡改。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，可在車載單元以及與其相應(yīng)的認證標簽出廠或發(fā)行時進行相應(yīng)的設(shè)置(如，存儲認證有關(guān)的信息并構(gòu)建用于執(zhí)行相應(yīng)認證方法的部件)，這樣在車輛上安裝好匹配的車載單元和認證標簽之后，就可以防止對車載單元的盜取或篡改。本發(fā)明的技術(shù)方案不需要額外安裝復(fù)雜的防拆構(gòu)件，且可通過專門的流程和算法設(shè)計來保證認證過程的安全性和可靠性。由于認證標簽只需要具備相應(yīng)的認證和無線通信功能，因此，其體積可設(shè)計得比較小，并且可被隨意地安置在有效的無線通信范圍之內(nèi)， 同時，車載單元也不必保持在固定位置，這樣就增加了安裝的靈活性，同時便于使車載單元的功能和應(yīng)用得到多方面的擴展。


通過下面結(jié)合附圖進行的對實施例的描述，本發(fā)明的上述和/或其它目的和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的系統(tǒng)的框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的安裝在車輛上的車載單元的框圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的安裝在車輛上的認證標簽的框圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例；圖5示出根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例；圖6示出根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例。
具體實施例方式現(xiàn)將詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中，相同的標號始終指的是相同的部件。以下將通過參照附圖來說明所述實施例，以便解釋本發(fā)明。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的系統(tǒng)的框圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的系統(tǒng)包括車載單元100，其安裝于車輛上，用于在收費站執(zhí)行扣費交易；認證標簽 200，其安裝于所述車輛上并被設(shè)置為與所述車載單元100匹配，其中，所述認證標簽200用于通過與車載單元100進行無線通信來與車載單元100執(zhí)行認證，所述認證用于確定車載單元100與認證標簽200是否匹配，其中，當認證的結(jié)果是車載單元100與認證標簽200匹配時，車載單元100被允許繼續(xù)操作，當認證的結(jié)果是車載單元100與認證標簽200不匹配時，車載單元100進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。應(yīng)注意在圖1所示的用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的系統(tǒng)中，車載單元 100與認證標簽200之間可采用任何適用的短程無線通信協(xié)議進行通信，例如，射頻識別 (RFID)、藍牙(Bluetooth)通信、短距通信(NFC)、Wi-Fi技術(shù)等短程無線通信技術(shù)均可被應(yīng)用于本發(fā)明中。此外，在車載單元100與認證標簽200之間基于無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)執(zhí)行認證時，任意單向認證方式或雙向認證方式均可應(yīng)用于本發(fā)明中，也就是說，不論是車載單元 100對認證標簽200進行認證，還是認證標簽200對車載單元100執(zhí)行認證，或者是車載單元100與認證標簽200之間直接相互認證或借助于第三方來彼此認證，上述方式只要能夠?qū)崿F(xiàn)確定車載單元100與認證標簽200是否匹配的技術(shù)效果，則均可應(yīng)用于本發(fā)明的技術(shù)方案中。而為了進一步提高認證的安全性和可靠性，還可將各種加密技術(shù)引入車載單元100 與認證標簽200的認證過程中。由于短程無線通信可在幾米甚至十幾米的范圍內(nèi)保證有效性，因此，作為一種優(yōu)選方式，可將認證標簽200安裝于車輛的駕駛室內(nèi)，從而與位于駕駛室外的車載單元100進行無線通信。作為示例，圖2和圖3分別示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的安裝在車輛上的車載單元100和認證標簽200的框圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的車載單元100包括車載單元通信模塊 110，用于與安裝在同一車輛上的認證標簽200進行無線通信；車載單元認證模塊120，用于通過車載單元通信模塊Iio與認證標簽200的無線通信來與認證標簽200執(zhí)行認證，從而確定車載單元100與認證標簽200是否匹配。其中，當認證的結(jié)果是車載單元100與認證標簽200匹配時，車載單元100被允許繼續(xù)操作，當認證的結(jié)果是車載單元100與認證標簽 200不匹配時，車載單元100進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。除此之外，車載單元 100還可包括車載單元存儲器(未示出)，用于存儲執(zhí)行認證所需的相關(guān)信息。另一方面，如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的認證標簽200包括認證標簽通信模塊210，用于與安裝在同一車輛上的車載單元100進行無線通信；認證標簽認證模塊 220，用于通過認證標簽通信模塊210與車載單元200的無線通信來與車載單元100執(zhí)行認證，從而確定車載單元100與認證標簽200是否匹配。其中，當認證的結(jié)果是車載單元100 與認證標簽200匹配時，車載單元100被允許繼續(xù)操作，當認證的結(jié)果是車載單元100與認證標簽200不匹配時，車載單元100進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。除此之外，認證標簽200還可包括認證標簽存儲器(未示出)，用于存儲執(zhí)行認證所需的相關(guān)信息。應(yīng)理解上述車載單元100和認證標簽200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)僅僅是示例性的，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可對車載單元100和認證標簽200的上述結(jié)構(gòu)進行各種等同的變型，例如，可在車載單元認證模塊120和認證標簽認證模塊220中設(shè)置相應(yīng)的存儲區(qū)域來實現(xiàn)車載單元存儲器和認證標簽存儲器的功能。由于車載單元100與認證標簽200之間可采用任何適用的短程無線通信協(xié)議進行通信，因此，車載單元通信模塊110和認證標簽通信模塊 210可分別為相應(yīng)的RFID通信模塊、Bluetooth通信模塊、NFC模塊等。以下將結(jié)合圖4到圖6來描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例。在圖4所示的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例中，認證標簽200對車載單元100執(zhí)行認證，以確定車載單元100與認證標簽200是否匹配。具體說來，當車輛進入ETC收費站時，在車載單元100執(zhí)行扣費交易之前，在步驟 S10，車載單元100進入認證過程。然后，在步驟S20，車載單元100中的車載單元認證模塊 120通過車載單元通信模塊110向認證標簽200發(fā)送認證信息，這里，認證標簽200在步驟 S30使用所述認證信息來確定車載單元100與認證標簽200是否匹配。作為一種實施方式， 可預(yù)先在車載單元100和認證標簽200中分別存儲相同的認證信息(例如，車載單元100的唯一標識符)，在這種情況下，認證標簽認證模塊220將通過認證標簽通信模塊210從車載單元通信模塊110接收的認證信息與預(yù)先存儲在認證標簽200中的認證信息進行比較，以確定車載單元100與認證標簽200是否匹配。如果在步驟S30的認證結(jié)果是車載單元100 與認證標簽200匹配(S卩，從車載單元100接收的認證信息與存儲在認證標簽200中的認證信息相同)，則在步驟S40，認證標簽認證模塊220通過認證標簽通信模塊210向車載單元 100發(fā)送“確認”信息，在車載單元通信模塊110接收到“確認”信息之后，車載單元100在步驟S50開始執(zhí)行扣費交易。另一方面，如果在步驟S30的認證結(jié)果是車載單元100與認證標簽200不匹配(S卩，從車載單元100接收的認證信息與存儲在認證標簽200中的認證信息不相同)，則在步驟S60，認證標簽認證模塊220通過認證標簽通信模塊210向車載單元100發(fā)送“出錯”信息，在車載單元通信模塊110接收到“出錯”信息之后，車載單元100 在步驟S70進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。應(yīng)注意，在圖4所示的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例中，雖然采用了由認證標簽200對車載單元100執(zhí)行認證的方式，但本發(fā)明并非受限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員可按照類似的方式，采用由車載單元100在執(zhí)行扣費交易前對認證標簽200執(zhí)行認證的方案來解決本發(fā)明的技術(shù)問題。此外，在圖4所示的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例中，雖然所述認證標簽200在車載單元100執(zhí)行扣費交易前通過與車載單元100進行無線通信來與車載單元100執(zhí)行認證，但本發(fā)明并非受限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解在車載單元100執(zhí)行扣費交易前、執(zhí)行扣費交易過程中或執(zhí)行扣費交易后三者中的至少一個階段，所述認證標簽200均可通過與車載單元100進行無線通信來與車載單元100執(zhí)行認證。 例如，可通過采取在執(zhí)行扣費交易前和執(zhí)行扣費交易后均執(zhí)行認證的方式來確?？圪M交易的安全性，即，只有每次均被認證為匹配的車載單元200才被允許進行相應(yīng)的操作，否則車載單元100進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。為了避免因采用物理手段防止車載單元被拆除而帶來的缺陷，本發(fā)明的示例性實施例在相同車輛中安裝認證標簽，其與車載單元進行認證，并只有認證結(jié)果為兩者互相匹配時車載單元才開始執(zhí)行相應(yīng)的操作。相應(yīng)地，為了進一步提高認證過程的可靠性和安全性，可針對認證過程中的數(shù)據(jù)傳輸進行相應(yīng)的加密處理，從而進一步防止數(shù)據(jù)被非法盜取。 此外，作為附加過程，可在認證標簽對車載單元執(zhí)行認證之后，增加車載單元對認證標簽的認證過程(或可在車載單元對認證標簽執(zhí)行認證之后，增加認證標簽對車載單元的認證過程)，即，為了進一步提高可靠性，將認證過程設(shè)置為車載單元與認證標簽之間的雙向認證。以下將參照圖5來描述根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例。在圖5所示的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例中，需要在車載單元100與認證標簽200之間執(zhí)行雙向認證，并且在執(zhí)行認證時，可額外傳送經(jīng)過加密處理的驗證碼， 從而進一步確保認證過程的安全性和可靠性。具體說來，當車輛進入ETC收費站時，在車載單元100執(zhí)行扣費交易之前，在步驟 S100，車載單元100進入認證過程。然后，在步驟S200，車載單元100中的車載單元認證模塊120通過車載單元通信模塊110向認證標簽200發(fā)送“驗證碼和認證信息”，這里，認證標簽200在步驟S300使用所述“驗證碼和認證信息”來確定車載單元100與認證標簽200是否匹配。作為一種實施方式，可預(yù)先在車載單元100中存儲車載單元100的標識符(其可以是分配給車載單元100的唯一序列號)，還可在車載單元100中進一步存儲認證標簽200 的標識符(其可以是分配給認證標簽200的唯一序列號)。相應(yīng)地，在被設(shè)置為與車載單元100匹配的認證標簽200中，也分別存儲上述車載單元100的標識符和認證標簽200的標識符。此外，車載單元100中還可存儲車輛信息以及用于對車輛信息進行加密的加密密鑰。相應(yīng)地，在認證標簽200中還預(yù)先存儲有基于預(yù)定的加密算法f，利用所述加密密鑰和車輛信息計算出的驗證碼。這里，車載單元100中的車載單元認證模塊120可在步驟S200 基于預(yù)定的加密算法f，利用所述加密密鑰和車輛信息計算出驗證碼，并通過車載單元通信模塊110向認證標簽200發(fā)送“驗證碼和認證信息”，這里的認證信息可包括預(yù)先存儲在車載單元100中的車載單元100的標識符，并還可包括預(yù)先存儲在車載單元100中的認證標簽200的標識符。在這種情況下，認證標簽認證模塊220將通過認證標簽通信模塊210從車載單元通信模塊110接收的“驗證碼和認證信息”與預(yù)先存儲在認證標簽200中的驗證碼和認證信息(包括車載單元100的標識符和認證標簽200的標識符)進行比較以確定車載單元100與認證標簽200是否匹配。如果在步驟S300的認證結(jié)果是車載單元100與認證標簽200不匹配(S卩，從車載單元100接收的驗證碼和認證信息與存儲在認證標簽200 中的驗證碼和認證信息并非完全相同)，則在步驟S400，認證標簽認證模塊220通過認證標簽通信模塊210向車載單元100發(fā)送“出錯”信息，在車載單元通信模塊110接收到“出錯” 信息之后，車載單元100在步驟S500進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。另一方面，如果在步驟S300的認證結(jié)果是車載單元100與認證標簽200匹配(即，從車載單元100接收的驗證碼和認證信息與存儲在認證標簽200中的驗證碼和認證信息全部相同)，則在步驟 S600,認證標簽認證模塊220通過認證標簽通信模塊210向車載單元100發(fā)送“確認信息和認證信息”，這里的認證信息可包括預(yù)先存儲在認證標簽200中的認證標簽200的標識符。 在車載單元通信模塊110接收到“確認信息和認證信息”之后，車載單元認證模塊120在步驟S700使用所述“確認信息和認證信息”來確定車載單元100與認證標簽200是否匹配。 在這種情況下，車載單元認證模塊120將接收的認證信息與預(yù)先存儲在車載單元100中的認證信息進行比較以確定車載單元100與認證標簽200是否匹配。如果在步驟S700的認證結(jié)果是車載單元100與認證標簽200匹配(S卩，從認證標簽200接收的認證信息與存儲在車載單元100中的認證信息相同)，則在步驟S800，車載單元100開始執(zhí)行扣費交易。另一方面，如果在步驟S700的認證結(jié)果是車載單元100與認證標簽200不匹配(即，從認證標簽200接收的認證信息與存儲在車載單元100中的認證信息不相同)，則進入步驟S500， 車載單元100進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。對于圖5所示的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可進行相應(yīng)的各種變型。例如，可省略車載單元100對認證標簽200的認證過程，即，如果在步驟 S300的認證結(jié)果是車載單元100與認證標簽200匹配，可僅由認證標簽認證模塊220通過認證標簽通信模塊210向車載單元100發(fā)送“確認信息”，并且車載單元100在接收到上述 “確認信息”之后直接進入步驟S800。此外，在圖5所示的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例中，雖然所述認證標簽200在車載單元100執(zhí)行扣費交易前通過與車載單元100進行無線通信來與車載單元100執(zhí)行認證，但本發(fā)明并非受限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解 在車載單元100執(zhí)行扣費交易前、執(zhí)行扣費交易過程中或執(zhí)行扣費交易后三者中的至少一個階段，所述認證標簽200均可通過與車載單元100進行無線通信來與車載單元100執(zhí)行認證。例如，可通過采取在執(zhí)行扣費交易前和執(zhí)行扣費交易后均執(zhí)行認證的方式來確?？圪M交易的安全性，即，只有每次均被認證為匹配的車載單元200才被允許繼續(xù)進行相應(yīng)的操作，否則車載單元100進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。此外，為了進一步提高認證過程的安全性和可靠性，本發(fā)明可在車載單元100與認證單元200之間的認證過程中進行更為復(fù)雜的加密措施。以下將參照圖6來描述根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例。在圖6所示的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例中，需要在車載單元100與認證標簽200之間執(zhí)行雙向認證，并且在執(zhí)行認證時，可額外傳送經(jīng)過加密處理的驗證碼， 并引入對隨機數(shù)的加密和解密處理，從而進一步確保認證過程的安全性和可靠性。具體說來，當車輛進入ETC收費站時，在車載單元100執(zhí)行扣費交易之前，在步驟 S1000，車載單元100進入認證過程。然后，在步驟S2000，車載單元100中的車載單元認證模塊120通過車載單元通信模塊110向認證標簽200發(fā)送“驗證碼1、認證信息和隨機數(shù)”，這里，認證標簽200在步驟S3000使用所述“驗證碼1”和“認證信息”來確定車載單元100 與認證標簽200是否匹配。作為一種實施方式，可預(yù)先在車載單元100中存儲車載單元100 的標識符(其可以是分配給車載單元100的唯一序列號)，還可在車載單元100中進一步存儲認證標簽200的標識符(其可以是分配給認證標簽200的唯一序列號)。相應(yīng)地，在被設(shè)置為與車載單元100匹配的認證標簽200中，也分別存儲上述車載單元100的標識符和認證標簽200的標識符。此外，車載單元100中還可存儲車輛信息以及用于對車輛信息進行加密的加密密鑰。相應(yīng)地，在認證標簽200中還預(yù)先存儲有基于預(yù)定的加密算法f，利用所述加密密鑰和車輛信息計算出的驗證碼1。這里，車載單元100中的車載單元認證模塊120 可在步驟S2000基于預(yù)定的加密算法f，利用所述加密密鑰和車輛信息計算出驗證碼1，并同時產(chǎn)生一隨機數(shù)，隨后通過車載單元通信模塊110向認證標簽200發(fā)送“驗證碼1、認證信息和隨機數(shù)”，這里的認證信息可包括預(yù)先存儲在車載單元100中的車載單元100的標識符，并還可包括預(yù)先存儲在車載單元100中的認證標簽200的標識符。在這種情況下，認證標簽認證模塊220將通過認證標簽通信模塊210從車載單元通信模塊110接收的“驗證碼 1”和“認證信息”與預(yù)先存儲在認證標簽200中的驗證碼1和認證信息(包括車載單元100 的標識符和認證標簽200的標識符)進行比較以確定車載單元100與認證標簽200是否匹配。如果在步驟S3000的認證結(jié)果是車載單元100與認證標簽200不匹配(即，從車載單元100接收的驗證碼1和認證信息與存儲在認證標簽200中的驗證碼1和認證信息并非完全相同)，則在步驟S4000，認證標簽認證模塊220通過認證標簽通信模塊210向車載單元 100發(fā)送“出錯”信息，在車載單元通信模塊110接收到“出錯”信息之后，車載單元100在步驟S5000進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。另一方面，如果在步驟S3000的認證結(jié)果是車載單元100與認證標簽200匹配(S卩，從車載單元100接收的驗證碼1和認證信息與存儲在認證標簽200中的驗證碼1和認證信息全部相同)，則在步驟S6000，認證標簽認證模塊220基于某種加密算法Π對接收到的隨機數(shù)進行加密，以產(chǎn)生驗證碼2，并通過認證標簽通信模塊210向車載單元100發(fā)送“確認信息、認證信息和驗證碼2”，這里的認證信息可包括預(yù)先存儲在認證標簽200中的認證標簽200的標識符。在車載單元通信模塊110 接收到“確認信息、認證信息和驗證碼2”之后，車載單元認證模塊120在步驟S7000使用所述“確認信息、認證信息和驗證碼2”來確定車載單元100與認證標簽200是否匹配。在這種情況下，車載單元認證模塊120將接收的認證信息與預(yù)先存儲在車載單元100中的認證信息進行比較以確定車載單元100與認證標簽200是否匹配，并基于所述加密算法f 1對驗證碼2進行解密，以獲取隨機數(shù)，并將獲取的隨機數(shù)與之前由車載單元認證模塊120產(chǎn)生并發(fā)送給認證標簽200的隨機數(shù)進行比較。如果在步驟S7000的認證結(jié)果是車載單元100 與認證標簽200匹配(即，從認證標簽200接收的認證信息與存儲在車載單元100中的認證信息相同且通過對驗證碼2解密得到的隨機數(shù)與之前由車載單元認證模塊120產(chǎn)生并發(fā)送的隨機數(shù)相同)，則在步驟S8000，車載單元100開始執(zhí)行扣費交易。另一方面，如果在步驟S7000的認證結(jié)果是車載單元100與認證標簽200不匹配(S卩，從認證標簽200接收的認證信息與存儲在車載單元100中的認證信息不相同或通過對驗證碼2解密得到的隨機數(shù)與之前由車載單元認證模塊120產(chǎn)生并發(fā)送的隨機數(shù)不相同)，則進入步驟S5000，車載單元100進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。 對于圖6所示的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可進行相應(yīng)的各種變型。例如，可省略車載單元100對認證標簽200的認證過程，即，如果在步驟S3000的認證結(jié)果是車載單元100與認證標簽200匹配，可僅由認證標簽認證模塊220 通過認證標簽通信模塊210向車載單元100發(fā)送“確認信息”，并且車載單元100在接收到上述“確認信息”之后直接進入步驟S8000。此外，在圖6所示的在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的示例中，雖然所述認證標簽200在車載單元100執(zhí)行扣費交易前通過與車載單元 100進行無線通信來與車載單元100執(zhí)行認證，但本發(fā)明并非受限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解在車載單元100執(zhí)行扣費交易前、執(zhí)行扣費交易過程中或執(zhí)行扣費交易后三者中的至少一個階段，所述認證標簽200均可通過與車載單元100進行無線通信來與車載單元100 執(zhí)行認證。例如，可通過采取在執(zhí)行扣費交易前和執(zhí)行扣費交易后均執(zhí)行認證的方式來確?？圪M交易的安全性，即，只有每次均被認證為匹配的車載單元200才被允許繼續(xù)進行相應(yīng)的操作，否則車載單元100進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。以上示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的系統(tǒng)以及相應(yīng)的設(shè)備和方法。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，由于車載單元必須與被配置為與其匹配的認證標簽進行認證，且只有在確認匹配之后才能夠執(zhí)行相應(yīng)的操作，因此，盜用的車載單元或數(shù)據(jù)被篡改的車載單元均無法通過認證過程，也就無法執(zhí)行扣費交易，從而相應(yīng)地防止了對車載單元的非法拆卸和篡改。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，可在車載單元以及與其相應(yīng)的認證標簽出廠或發(fā)行時進行相應(yīng)的設(shè)置(如，存儲認證有關(guān)的信息并構(gòu)建用于執(zhí)行相應(yīng)認證方法的部件)，這樣在車輛上安裝好匹配的車載單元和認證標簽之后，就可以防止對車載單元的盜取或篡改。本發(fā)明的技術(shù)方案不需要額外安裝復(fù)雜的防拆構(gòu)件，且可通過專門的流程和算法設(shè)計來保證認證過程的安全性和可靠性。由于認證標簽只需要具備相應(yīng)的認證和無線通信功能，因此，其體積可設(shè)計得比較小，并且可被隨意地安置在有效的無線通信范圍之內(nèi)，同時，車載單元也不必保持在固定位置，這樣就增加了安裝的靈活性，同時便于使車載單元的功能和應(yīng)用得到多方面的擴展。本發(fā)明的以上各個實施例僅僅是示例性的，而本發(fā)明并不受限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解任何在執(zhí)行扣費交易之前需經(jīng)過車載單元與認證標簽之間的認證過程的方式均落入本發(fā)明的范圍之中。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可對這些實施例進行改變，其中，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求及其等同物中限定。
權(quán)利要求
1.一種用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括車載單元，其安裝于車輛上，用于在收費站執(zhí)行扣費交易；認證標簽，其安裝于所述車輛上并被設(shè)置為與所述車載單元匹配，其中，所述認證標簽用于通過與車載單元進行無線通信來與車載單元執(zhí)行認證，所述認證用于確定車載單元與認證標簽是否匹配，其中，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽匹配時，車載單元被允許繼續(xù)操作，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽不匹配時，車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述認證標簽與車載單元執(zhí)行的認證包括認證標簽對車載單元的認證和/或車載單元對認證標簽的認證。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，認證標簽和車載單元對認證過程中的數(shù)據(jù)傳輸進行加密處理。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，認證標簽與車載單元按照射頻識別技術(shù)、藍牙技術(shù)、短距通信技術(shù)或Wi-Fi技術(shù)進行無線通信。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，在車載單元執(zhí)行扣費交易前、執(zhí)行扣費交易過程中或執(zhí)行扣費交易后三者中的至少一個階段，所述認證標簽通過與車載單元進行無線通信來與車載單元執(zhí)行認證。
6.一種安裝在車輛上以用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的車載單元，所述車載單元包括車載單元通信模塊，用于與安裝在同一車輛上的認證標簽進行無線通信；車載單元認證模塊，用于通過車載單元通信模塊與認證標簽的無線通信來與認證標簽執(zhí)行認證，從而確定車載單元與認證標簽是否匹配，其中，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽匹配時，車載單元被允許繼續(xù)操作，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽不匹配時，車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。
7.一種安裝在車輛上以用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的認證標簽，所述認證標簽包括認證標簽通信模塊，用于與安裝在同一車輛上的車載單元進行無線通信；認證標簽認證模塊，用于通過認證標簽通信模塊與車載單元的無線通信來與車載單元執(zhí)行認證，從而確定車載單元與認證標簽是否匹配，其中，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽匹配時，認證標簽促使車載單元繼續(xù)操作， 否則，認證標簽促使車載單元進入失效狀態(tài)。
8.一種用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的方法，所述方法包括將車載單元和認證標簽安裝于車輛上，所述車載單元用于在收費站執(zhí)行扣費交易，所述認證標簽被設(shè)置為與所述車載單元匹配；車載單元進入認證過程，在所述認證過程中，認證標簽與車載單元進行無線通信來與車載單元執(zhí)行認證，從而確定車載單元與認證標簽是否匹配，其中，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽匹配時，車載單元被允許繼續(xù)操作，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽不匹配時，車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述認證標簽與車載單元執(zhí)行的認證包括認證標簽對車載單元的認證和/或車載單元對認證標簽的認證。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述認證標簽與車載單元執(zhí)行的認證包括車載單元基于預(yù)定加密算法，利用存儲在車載單元中的加密密鑰和車輛信息計算出驗證碼；車載單元將預(yù)先存儲在車載單元中的車載單元的標識符和認證標簽的標識符、由車載單元計算出的驗證碼發(fā)送到認證標簽；認證標簽將接收到的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼與預(yù)先存儲在認證標簽中的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼進行比較；當接收到的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼與預(yù)先存儲在認證標簽中的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼均相同時，認證標簽向車載單元發(fā)送確認信息和預(yù)先存儲在認證標簽中的認證標簽的標識符；否則，認證標簽向車載單元發(fā)送出錯信息以促使車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易；車載單元將接收到的確認信息和認證標簽的標識符與預(yù)先存儲在車載單元中的認證標簽的標識符進行比較；當接收到的認證標簽的標識符與預(yù)先存儲在車載單元中的認證標簽的標識符相同時， 車載單元繼續(xù)操作；否則，車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述認證標簽與車載單元執(zhí)行的認證包括車載單元基于預(yù)定加密算法，利用存儲在車載單元中的加密密鑰和車輛信息計算出驗證碼，并且車載單元產(chǎn)生一個隨機數(shù)；車載單元將預(yù)先存儲在車載單元中的車載單元的標識符和認證標簽的標識符、由車載單元計算出的驗證碼和產(chǎn)生的隨機數(shù)發(fā)送到認證標簽；認證標簽將接收到的車載單元的標識符、認證標簽的標識符、驗證碼與預(yù)先存儲在認證標簽中的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼進行比較；當接收到的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼與預(yù)先存儲在認證標簽中的車載單元的標識符、認證標簽的標識符以及驗證碼均相同時，認證標簽向車載單元發(fā)送確認信息、預(yù)先存儲在認證標簽中的認證標簽的標識符以及對隨機數(shù)進行加密而獲得的另一驗證碼；否則，認證標簽向車載單元發(fā)送出錯信息以促使車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易；車載單元將接收到的確認信息和認證標簽的標識符與預(yù)先存儲在車載單元中的認證標簽的標識符進行比較，并對所述另一驗證碼進行解密以獲得解密的隨機數(shù)；當接收到的認證標簽的標識符與預(yù)先存儲在車載單元中的認證標簽的標識符相同且解密的隨機數(shù)與車載單元產(chǎn)生并發(fā)送的隨機數(shù)相同時，車載單元繼續(xù)操作；否則，車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在車載單元執(zhí)行扣費交易前、執(zhí)行扣費交易過程中或執(zhí)行扣費交易后三者中的至少一個階段，所述車載單元進入認證過程。
全文摘要
提供一種用于在智能交通系統(tǒng)中進行收費認證的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括車載單元，其安裝于車輛上，用于在收費站執(zhí)行扣費交易；認證標簽，其安裝于所述車輛上并被設(shè)置為與所述車載單元匹配，其中，所述認證標簽用于通過與車載單元進行無線通信來與車載單元執(zhí)行認證，所述認證用于確定車載單元與認證標簽是否匹配，其中，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽匹配時，車載單元被允許繼續(xù)操作，當認證的結(jié)果是車載單元與認證標簽不匹配時，車載單元進入失效狀態(tài)，從而無法執(zhí)行扣費交易。本發(fā)明可應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中以在電子不停車收費方案中防止車載單元被盜用。
文檔編號G07B15/06GK102184575SQ20111005452
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者徐根華, 李興銳, 李洪波, 楊成, 王政, 羅浩 申請人:深圳市金溢科技有限公司