專利名稱：電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)、自由流系統(tǒng)及監(jiān)控中心、dsrc設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及智能交通(IntelligentTransportation System, ITS)技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)及其監(jiān)控中心、一種自由流系統(tǒng)及其監(jiān)控中心、以及一種短程專用通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前在電子不停車收費(fèi)(ETC, Electronic Toll Collection)和自由流領(lǐng)域中，使用的是 5. 8GHz 的專用短程通信技術(shù)(Dedicated Short Range Communications, DSRC),其特點(diǎn)是通訊距離短，通常在O至6米，這就要求專用短程通信設(shè)備的路側(cè)單元(RSU，RoadSide Unit)與車載單元(0BU, On Board Unit)要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成整個(gè)交易流程，否則就可能導(dǎo)致在通訊區(qū)域內(nèi)交易失敗，從而影響收費(fèi)路段業(yè)主對收費(fèi)車輛的管理。一般地，交易過程中RSU既要讀取OBU中加密的車輛信息然后再解密，又要對OBU中的IC卡執(zhí)行消費(fèi)操作，所以，為了保證交易的安全性，交易過程中需要進(jìn)行安全認(rèn)證。目前ETC和自由流領(lǐng)域中信息的安全機(jī)制均是基于消費(fèi)安全存取模塊(Purchase SecureAccess Module,PSAM)卡的方式。PSAM卡是終端對集成電路IC卡執(zhí)行相關(guān)操作時(shí)的安全認(rèn)證模塊，符合《IS0/IEC7816-1/2/3/4》以及《中國人民銀行PSAM卡規(guī)范》。盡管如此，PSAM卡存在通信速率低、運(yùn)算時(shí)間長的缺點(diǎn)；這就導(dǎo)致RSU和OBU的整體交易時(shí)間偏長，交易時(shí)間長通常意味著裝載OBU的車輛在有限的通信區(qū)域內(nèi)完成交易的成功率降低。此外，目前的ETC和自由流應(yīng)用中，往往需要支持多種標(biāo)準(zhǔn)的交易流程，這就需要在RSU控制器中安裝多種密鑰的PSAM卡，以兼容各地的地方標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)需要操作多張PSAM卡進(jìn)行安全認(rèn)證時(shí)，通常是串行操作，由于PSAM卡存在的處理時(shí)間長缺陷，導(dǎo)致并發(fā)處理多張PSAM卡的效率大為降低。
發(fā)明內(nèi)容本申請?zhí)峁┮环N電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)及其監(jiān)控中心、一種自由流系統(tǒng)及其監(jiān)控中心、以及一種專用短程通信設(shè)備。根據(jù)本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┮环N電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，包括至少一個(gè)路側(cè)單元，還包括用于對路側(cè)單元上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)。所述電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)還包括交換模塊，所述加密機(jī)通過所述交換模塊與路側(cè)單元通信。所述路側(cè)單元包括控制器和接口模塊，所述控制器通過接口模塊與所述交換模塊連接，所述控制器與所述接口模塊集成為一體或者為分立關(guān)系。所述交換模塊和所述接口模塊通過有線網(wǎng)絡(luò)連接；所述接口模塊包括以太網(wǎng)接□。根據(jù)本申請的第二方面，本申請?zhí)峁┮环N電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的監(jiān)控中心，包括用于對路側(cè)單元上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)。[0010]所述監(jiān)控中心還包括交換模塊，所述加密機(jī)通過所述交換模塊與電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的路側(cè)單元通信。根據(jù)本申請的第三方面，本申請?zhí)峁┮环N自由流系統(tǒng)，包括至少一個(gè)路側(cè)單元，還包括用于對路側(cè)單元上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)。根據(jù)本申請的第四方面，本申請?zhí)峁┮环N自由流監(jiān)控中心，包括交換模塊、用于對路側(cè)單元上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)，所述加密機(jī)通過所述交換模塊與所述路側(cè)單元通信。根據(jù)本申請的第五方面，本申請?zhí)峁┮环N專用短程通信設(shè)備，包括具有控制器的路側(cè)單元，還包括交換機(jī)和用于對路側(cè)單元上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)，所述路側(cè)單元還包括網(wǎng)絡(luò)接口，所述路側(cè)單元的控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口通過交換機(jī)與所述加密機(jī)通信。本申請的有益效果是采用加密機(jī)取代現(xiàn)有PSAM卡認(rèn)證方式，由于加密機(jī)自身具有的計(jì)算時(shí)間短且安全的優(yōu)勢，使得交易時(shí)間縮短。一種實(shí)施例的加密機(jī)和RSU的控制器采用有線網(wǎng)絡(luò)連接，當(dāng)有計(jì)算任務(wù)時(shí)，可通過網(wǎng)絡(luò)連接操作，且由于加密機(jī)運(yùn)算時(shí)間短，使得多臺RSU控制器可對加密機(jī)進(jìn)行并發(fā)訪問操作。

圖I為本申請一種實(shí)施例的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本申請一種實(shí)施例的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)各部件間的操作流程示意圖；圖3為本申請另一種實(shí)施例的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3所示的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例I :如圖I所示，一種實(shí)施例中的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)包括路側(cè)單元RSU 200和加密機(jī)101，其中路側(cè)單元包括控制器202和接口模塊201，加密機(jī)101經(jīng)由自身的網(wǎng)絡(luò)接口通過接口模塊201與控制器202通信。本實(shí)施例的控制器202和接口模塊可以通過常用的通信與電子技術(shù)集成為一體或者為分立的兩個(gè)部件，例如，接口模塊201可以是配置在控制器202上的網(wǎng)絡(luò)接口，例如以太網(wǎng)接口等。實(shí)施例中的加密機(jī)包括兼容國家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)的加密機(jī)。可以理解，實(shí)際上，路側(cè)單元RSU 200還與車載單元OBU通信，RSU將來自O(shè)BU的車輛信息發(fā)送出去，具體RSU與OBU之間的通信可采用常用的RSU與OBU的通信方式，本申請對此不作限定。同樣可以理解的是，實(shí)際上路側(cè)單元還可包括常用的路側(cè)單元的其它組成部分，例如受控制器監(jiān)控的用于與車載單元OBU進(jìn)行通信的微波收發(fā)模塊等。圖2示出了采用加密機(jī)的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)10的整個(gè)交易過程。該過程與目前常用的交易過程相似。目前常用的交易過程可劃分為通信鏈路建立及應(yīng)用信息獲取階段、獲取OBU數(shù)據(jù)階段、消費(fèi)交易階段以及鏈路釋放階段等。如圖2所示，路側(cè)單元RSU和車載單元OBU之間首先建立鏈路，具體鏈路建立方式可采用目前常用的基于DSRC的ETC交易互操作規(guī)范等國家標(biāo)準(zhǔn)。由RSU發(fā)送BST指令給OBU, OBU反饋相應(yīng)的VST指令，從而完成通信鏈路的建立。鏈路建立完畢，RSU從OBU讀取包括車型等車輛信息，將該車輛信息上傳到加密機(jī)進(jìn)行解密。接著，RSU讀取OBU中有關(guān)IC卡信息包括錢包余額、入口信息等，加密機(jī)驗(yàn)證OBU的MAC地址，驗(yàn)證通過后實(shí)現(xiàn)OBU和RSU間的認(rèn)證。認(rèn)證成功后，由加密機(jī)完成整個(gè)卡片的交易操作，包括對電子錢包的改寫等，為確保交易的正確性，在完成交易后，再對卡內(nèi)電子錢包進(jìn)行一次回讀確認(rèn)操作，即再次校驗(yàn)MAC地址，一旦錢包的值和交易結(jié)果相符，則認(rèn)為交易成功。經(jīng)實(shí)踐證實(shí)，以一次收費(fèi)為例，現(xiàn)有基于PSAM卡交易的ETC系統(tǒng)中運(yùn)算解密車輛信息、計(jì)算MAC地址和校驗(yàn)MAC地址總計(jì)耗時(shí)約65毫秒，而本申請的基于加密機(jī)交易的ECT系統(tǒng)中，同樣的三個(gè)步驟耗時(shí)總計(jì)僅需要3毫秒，將整個(gè)交易時(shí)間縮短了 60多毫秒。例如，當(dāng)車速為120km/h時(shí)，可將交易行駛距離縮短(120000米/3600秒)X0. 06秒=2米，縮短的交易行駛距離可提高ETC和自由流車道的交易吞吐量。換言之，本申請實(shí)施例縮短了安全認(rèn)證時(shí)間，解決了目前使用PSAM卡的安全認(rèn)證方式下交易時(shí)間長的問題。實(shí)施例2 如圖3所示，本申請另一種實(shí)施例的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)10包括加密機(jī)101和交換模塊102、以及路側(cè)單元RSU 200，其中，加密機(jī)101通過交換模塊102與路側(cè)單元RSU200通信，并對路側(cè)單元RSU 200上傳的來自車載單元OBU的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證。本實(shí)施例的控制器202和接口模塊可以通過常用的通信與電子技術(shù)集成為一體或者為分立的兩個(gè)部件，例如，接口模塊201可以是配置在控制器202上的網(wǎng)絡(luò)接口，例如以太網(wǎng)接口等。實(shí)施例中的加密機(jī)包括兼容國家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)的加密機(jī)?？梢岳斫?，實(shí)際上，路側(cè)單元RSU 200還與車載單元OBU通信，RSU將來自O(shè)BU的車輛信息發(fā)送出去，具體RSU與OBU之間的通信可采用常用的RSU與OBU的通信方式，本申請對此不作限定。同樣可以理解的是，實(shí)際上路側(cè)單元還可包括常用的路側(cè)單元的其它組成部分，例如受控制器監(jiān)控的用于與車載單元OBU進(jìn)行通信的微波收發(fā)模塊等。一種具體實(shí)現(xiàn)中，交換模塊102可以是本領(lǐng)域常用的交換機(jī)，這樣，RSU的控制器和加密機(jī)可通過交換機(jī)形成局域網(wǎng)，使得一個(gè)道路斷面僅需要配置一臺加密機(jī)，從而解決了目前使用的PSAM卡種類繁多，省去了在RSU控制器中安裝多種密鑰的PSAM卡的操作。例如，如圖4所示的一種應(yīng)用，其中標(biāo)記a、b、c表示用于與車載單元通信的RSU微波收發(fā)模塊(如微波讀寫天線)，d、e、f表示RSU的控制器，g表示加密機(jī)，圖中虛線框部分為車道。圖4中，RSU天線模塊設(shè)置在車道正中央的龍門架上，RSU控制器設(shè)置在收費(fèi)亭內(nèi)。當(dāng)然，其它應(yīng)用中，根據(jù)不同的建造需求，RSU天線模塊也可以設(shè)在車道旁的路側(cè)立柱等位置，RSU控制器也可以設(shè)置在收費(fèi)站的其它位置，而圖4中的加密機(jī)可以放置在安全的場所，例如收費(fèi)崗?fù)ぁC(jī)房等。傳統(tǒng)每臺RSU控制器都安裝具有至少一種密鑰的PSAM卡，且RSU控制器通常放置于車道崗?fù)?，然而，對于自由流?yīng)用，RSU控制器還可能放置于野外，因此，就密鑰安全角度而言是不安全的。采用本實(shí)施例則為提高安全性以及方便管理與維護(hù)提供了可能，例如，在具體施工實(shí)現(xiàn)時(shí)，RSU的控制器可以放在野外且無需安裝PSAM卡，而加密機(jī)則可以放在安全的場所，提高了密鑰管理的安全性。當(dāng)有計(jì)算任務(wù)時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)連接操作，由于加密機(jī)運(yùn)算時(shí)間短，多臺RSU的控制器可對其進(jìn)行并發(fā)訪問操作，進(jìn)而提高了整個(gè)斷面上RSU的處理效率。[0029]基于上述電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)實(shí)施例，本申請還提供了該系統(tǒng)的監(jiān)控中心實(shí)施例，其包括用于對路側(cè)單元上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)。又一種實(shí)施例中，該監(jiān)控中心還包括交換模塊，加密機(jī)經(jīng)由通過交換模塊與電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的路側(cè)單元通信。具體的加密機(jī)以及交換模塊的描述見前述實(shí)施例，不再贅述。基于上述實(shí)施例，本申請還提供了一種自由流系統(tǒng)的實(shí)施例。自由流系統(tǒng)是以電子標(biāo)簽(RFID, Radio Frequency Identification)作為車輛信息的載體，結(jié)合數(shù)據(jù)通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息發(fā)布技術(shù)等現(xiàn)代化科技的智能交通綜合解決方案。本申請的自由流系統(tǒng)實(shí)施例包括上述實(shí)施例中的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)或者包括實(shí)施例中的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的監(jiān)控中心。相應(yīng)地,本申請還提供了一種自由流監(jiān)控中心的實(shí)施例。這里，自由流系統(tǒng)及自由流監(jiān)控中心所包括的功能模塊可參見上述實(shí)施例的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，不再贅述。專用短程通信技術(shù)是智能運(yùn)輸系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施間通信的一種專用無線通信技術(shù)，應(yīng)用于包括自由流、電子不停車收費(fèi)等的專用短程通信設(shè)備中。基于上述實(shí)施例，本申請還提供了一種專用短程通信(DSRC)設(shè)備，其包括具有控制器的路側(cè)單元、用于對路側(cè)單元上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)、以及交換機(jī)，該路側(cè)單元還包括網(wǎng)絡(luò)接口，這樣，路側(cè)單元的控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口和加密機(jī)通過交換機(jī)形成局域網(wǎng)，從而使得一個(gè)道路斷面可以僅需要一臺加密機(jī)，且由于具備網(wǎng)絡(luò)接口，可以將加密機(jī)放置于安全的場所如機(jī)房、崗?fù)さ龋阌诠芾砼c維護(hù)。一種實(shí)現(xiàn)中，網(wǎng)絡(luò)接口可以為以太網(wǎng)接口。綜上，本申請的ETC系統(tǒng)采用加密機(jī)取代現(xiàn)有PSAM卡認(rèn)證方式，由于加密機(jī)自身具有的計(jì)算時(shí)間短的特點(diǎn)，使得交易時(shí)間縮短，同時(shí)由于其自身具有的安全認(rèn)證特點(diǎn)，使其得以實(shí)現(xiàn)原采用PSAM卡認(rèn)證所具有的諸多優(yōu)勢，如支持多種安全訪問方式和權(quán)限，支持中國人民銀行認(rèn)可的各種加密算法，支持多級密鑰分散機(jī)制，用分散后的密鑰作為臨時(shí)密鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密、MAC運(yùn)算等，從而實(shí)現(xiàn)對車輛收費(fèi)的合法性認(rèn)證等功能。一種實(shí)施例中，RSU控制器和加密機(jī)都配置有以太網(wǎng)接口，加密機(jī)和RSU控制器通過交換模塊如交換機(jī)形成局域網(wǎng)，當(dāng)有計(jì)算任務(wù)時(shí)，可通過網(wǎng)絡(luò)連接操作，由于加密機(jī)運(yùn)算時(shí)間短，從而使得多臺RSU控制器可對加密機(jī)進(jìn)行并發(fā)訪問操作。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
權(quán)利要求1.一種電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，包括至少一個(gè)路側(cè)單元，其特征在于還包括用于對路側(cè)單元上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)。
2.如權(quán)利要求I所述的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于還包括交換模塊，所述加密機(jī)通過所述交換模塊與路側(cè)單元通信。
3.如權(quán)利要求2所述的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述路側(cè)單元包括控制器和接口模塊，所述控制器通過接口模塊與所述交換模塊連接，所述控制器與所述接口模塊集成為一體或者為分立關(guān)系。
4.如權(quán)利要求3所述的電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述交換模塊和所述接口模塊通過有線網(wǎng)絡(luò)連接；所述接口模塊包括以太網(wǎng)接口。
5.一種電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的監(jiān)控中心，其特征在于包括用于對路側(cè)單元上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)。
6.如權(quán)利要求5所述的監(jiān)控中心，其特征在于，所述監(jiān)控中心還包括交換模塊，所述加密機(jī)通過所述交換模塊與電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的路側(cè)單元通信。
7.—種自由流系統(tǒng)，包括至少一個(gè)路側(cè)單元，其特征在于還包括與所述路側(cè)單元通信的監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心包括用于對路側(cè)單元上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)。
8.如權(quán)利要求7所述的自由流系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控中心還包括交換模塊，所述加密機(jī)通過所述交換模塊與所述路側(cè)單元通信。
9.一種自由流監(jiān)控中心，其特征在于包括交換模塊、用于對路側(cè)單元上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)，所述加密機(jī)通過所述交換模塊與所述路側(cè)單元通信。
10.一種DSRC設(shè)備，包括具有控制器的路側(cè)單元，其特征在于還包括交換機(jī)和用于對路側(cè)單元上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)，所述路側(cè)單元還包括網(wǎng)絡(luò)接口，所述路側(cè)單元的控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口通過交換機(jī)與所述加密機(jī)通信。
專利摘要本申請公開了電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)、自由流系統(tǒng)及監(jiān)控中心、DSRC設(shè)備，其中電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)包括RSU以及對RSU上傳的信息進(jìn)行收費(fèi)安全認(rèn)證的加密機(jī)。本申請采用加密機(jī)取代現(xiàn)有PSAM卡認(rèn)證方式，由于加密機(jī)自身具有的計(jì)算時(shí)間短特點(diǎn)，使得交易時(shí)間縮短，且由于其自身具有的安全認(rèn)證特點(diǎn)，使其具備諸多優(yōu)勢，如支持多種安全訪問方式和權(quán)限，支持中國人民銀行認(rèn)可的各種加密算法，支持多級密鑰分散機(jī)制，用分散后的密鑰作為臨時(shí)密鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密、MAC運(yùn)算等，從而實(shí)現(xiàn)對車輛收費(fèi)的合法性認(rèn)證等功能。此外，將加密機(jī)與RSU控制器形成以太網(wǎng)，當(dāng)有計(jì)算任務(wù)時(shí)，可通過網(wǎng)絡(luò)連接操作，由于加密機(jī)運(yùn)算時(shí)間短，從而使得多臺RSU的控制器可對加密機(jī)進(jìn)行并發(fā)訪問操作。
文檔編號H04L9/00GK202815938SQ201220279829
公開日2013年3月20日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者林樹亮, 楊成, 黃日文, 李洪波 申請人:深圳市金溢科技有限公司