專利名稱：車載單元-路側單元自由流稽查模式交易方法
技術領域：
本發(fā)明涉及城市智能交通應用領域中基于城市路橋自由流電子稽查應用的OBU-RSU自由流稽查模式技術方案。
背景技術：
目前，城市路橋自由流收費技術是世界上最先進的路橋收費技術之一。它是一種沒有設置任何收費路障的快速電子收費系統(tǒng)。這種收費系統(tǒng)在一些發(fā)達國家已經(jīng)相當成熟，但由于中國的應用市場與國外的應用市場存在很大的差異，所以直接運用國際現(xiàn)有的成熟技術會存在一定的風險；在國內(nèi)這種收費系統(tǒng)還處在研究階段，尚未有應用案例。電子收費系統(tǒng)(Electronic Toll Collection，簡稱ETC)是國際上正在努力開發(fā)并推廣的用于公路、大橋和隧道的自動收費系統(tǒng)，特別適于高速公路或交通繁忙的橋梁和隧道采用。在電子收費系統(tǒng)中，車輛需安裝具有唯一標識的電子標簽(即OBU，On BoardUnit，車載單元)，而在收費站的車道或公路的龍門架上安裝可讀寫對應電子標簽的路側讀寫器(即RSU，Road Side Unit，路側單元)和車道控制器。目前中國電子收費系統(tǒng)的DSRC (Dedicated Short Range Communications,專用短程通信)國家標準GB/T20851-2007《電子收費專用短程通信》中的RSU-OBU收費交易主要應用于一些省市的高速公路電子收費，收費功能比較局限，處理速度較慢，擴展性較差，對于城市內(nèi)稽查工作帶來諸多不便，因此無法滿足城市路橋收費的車輛稽查的實際應用需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種車載單元-路側單元自由流稽查模式交易方法，本發(fā)明兼容性、擴展性好，能滿足城市路橋自由流稽查收費多OBU的并發(fā)處理。本發(fā)明所采用的技術方案是:車載單元-路側單元自由流稽查模式交易方法，依次包括路側單元發(fā)起的與多個車載單元之間同時協(xié)商彼此通信參數(shù)和配置的過程，稽查數(shù)據(jù)信息幀的傳送和讀取的過程，以及記錄報告的發(fā)送過程。所述的方法，路側單元發(fā)起的與多個車載單元之間協(xié)商彼此通信參數(shù)和配置的過程包括以下步驟:Sll)路側單元發(fā)送信標服務表至車載單元；S12)車載單元發(fā)送專用窗口請求至路側單元；S13)路側單元對多個車載單元進行專用窗口分配后，并分別發(fā)送專用窗口分配控制幀給車載單元；S14)車載單元發(fā)送車輛服務表給路側單元。所述的方法，步驟Sll具體包括:路側單元讀取密鑰版本號和支持的車載單元類型、路側單元交易模式；然后拼接以上數(shù)據(jù)生成信標服務表，信標服務表攜帶密鑰版本號和支持的車載單元類型、路側單元交易模式發(fā)送至車載單元。
所述的方法，步驟S14具體包括以下步驟:S141)車載單元讀取信標服務表中的密鑰版本號和支持的車載單元類型，以及路側單元交易模式，選擇相應的交易模式并將密鑰版本號存入車載單元緩存中；S142)車載單元從其嵌入式安全控制模塊中讀取系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)寫入車載單元緩存中；S143)車載單元生成后續(xù)稽查信息數(shù)據(jù)幀所需的部分信息，包括從嵌入式安全控制模塊中讀取車載單元拆卸狀態(tài)及車載單元類型，寫入車輛服務表第三部分的內(nèi)容VST，并寫入車載單元緩存中；S144)車載單元依次拼接步驟S141 S143的信息，生成完整的車輛服務表并發(fā)送至路側單元。所述的方法，稽查數(shù)據(jù)信息幀的傳送和讀取過程包括以下步驟:S21)路側單元收到車輛服務表之后，生成稽查信息下行幀，發(fā)送給車載單元；S22)車載單元發(fā)送稽查信息上行幀給路側單元。所述的方法，步驟S21具體包括:S211)路側單元通過其終端安全存取模塊生成信息鑒別用隨機數(shù)和隨機數(shù)序列號，每個車載單元對應不同的隨機數(shù)序列號和相應的隨機數(shù)；S212)路側單元拼接信息鑒別用隨機數(shù)和隨機數(shù)序列號，生成稽查信息下行幀并發(fā)送到車載單元。所述的方法，步驟S22具體包括:車載單元根據(jù)密鑰版本號讀取相應的加密密鑰，然后將信息鑒別用隨機數(shù)進行加密生成鑒別碼，并將鑒別碼和隨機數(shù)序列號一起寫入稽查信息上行幀中并發(fā)送，路側單元再通過不同的隨機數(shù)序列號對每個車載單元進行依次鑒別。所述的方法，記錄報告的發(fā)送過程具體包括:路側單元收到稽查信息上行幀之后，完成對車載單元的信息鑒別，并將路側單元中的相關記錄發(fā)送TCP報告至車道控制器，如果非法，則進行現(xiàn)場提示并稽查，同時發(fā)送釋放鏈路幀至車載單元。本發(fā)明充分考慮國內(nèi)城市路橋車輛稽查特點，結合國外電子收費技術的成功實踐經(jīng)驗，建立一種基于城市路橋自由流電子收費應用的OBU-RSU自由流稽查模式技術方案，其具有以下幾個技術優(yōu)勢及特點:(I)信標服務表(BST)和車輛服務表(VST)應用層內(nèi)容交換的編碼機制同時兼容了不同的應用模式，包括收費交易模式和稽查模式，具有較好的兼容型和擴展性。(2 )采用幀合并技術，設計了專門的服務原語，加快了 OBU-RSU稽查模式下的交易時間，更有效地對行駛車輛進行稽查工作；(3)采用了 RSU處理多個OBU的并發(fā)操作機制，能夠同時對多車道多個OBU進行并發(fā)稽查處理，稽查處理能力強，更好的滿足城市路橋自由流稽查模式的應用需求。
圖1是OBU-RSU自由流稽查模式交易流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明綜合運用了智能交通電子收費技術、專用短程通信技術、信息安全技術、ETC應用交易模型概念、以及計算機軟件技術，屬城市智能交通應用領域。本發(fā)明是基礎性的重大突破，針對目前城市路橋車輛稽查現(xiàn)狀及國內(nèi)智能交通領域的其他實際應用需求，提出一種全新的OBU-RSU自由流稽查模式技術方案，本發(fā)明設計采用幀合并技術、RSU處理多個OBU的并發(fā)操機制和單向認證技術，設計了專用的服務原語，用于實現(xiàn)OBU-RSU安全快速稽查功能，主要用于城市路橋自由流電子收費稽查應用模式，包括設計了專用的自由流電子收費稽查模式服務原語、信標服務表(BST)和車輛服務表(VST)應用層內(nèi)容交換的編碼機制、詳細稽查模式交易流程規(guī)定等，不僅極大地縮短了稽查模式下OBU-RSU的交易時間，提高了其工作性能和交易成功率，而且具有較好的擴展性，可以廣泛的應用于其他智能交通領域中。本發(fā)明采用專用短程通信多專用窗口的并發(fā)處理模式，并結合TDES(Triple DES,三重數(shù)據(jù)加密標準)單向認證協(xié)議、巾貞合并技術，并設計安全認證模塊PSAM (PurchaseSecure Access Module,銷售點終端安全存取模塊)及 ESAM (Embedded Secure AccessModule,嵌入式安全控制模塊)專用指令，實現(xiàn)路側單元對多個車載單元的快速安全稽查處理。本發(fā)明的一種基于城市路橋自由流電子收費的OBU-RSU自由流稽查模式交易方法，采用幀合并技術和RSU處理多個OBU的并發(fā)操作機制，設計了信標服務表(BST)和車輛服務表(VST)應用層內(nèi)容交換的編碼機制和專用自由流稽查模式服務原語，不僅極大地縮短了 OBU-RSU稽查模式的交易時間，并提高了其工作性能。
所述的OBU-RSU自由流稽查模式技術方案中的信標服務表(BST)和車輛服務表(VST)應用層內(nèi)容 交換的編碼機制，新增用于標識RSU交易模式和所能支持的OBU類型，同時兼容不同的應用模式，包括收費交易模式和稽查模式。所述的OBU-RSU自由流稽查模式技術方案中的專用自由流稽查模式服務原語設計，包括 INITIALISATION_request (BST)> Private window response (PrWRq)、Privatewindow allocation(PrWA)、INITIALISATION_response(VST)、稽查信息下行巾貞 GetSecure.request、OBU稽查信息返回上行巾貞GetSecure.response、釋放鏈路下行巾貞Event_Report.request,規(guī)定了每個服務原語的詳細幀格式，保證城市路橋自由流稽查應用模式OBU-RSU交易的快速可靠性，更好的滿足城市路橋自由流稽查模式的應用需求。本發(fā)明基于城市路橋自由流稽查應用的OBU-RSU稽查模式技術方案具體包括以下內(nèi)容:1.信標服務表(BST)和車輛服務表(VST)應用層內(nèi)容交換的編碼機制同時兼容了不同的應用模式，包括收費交易模式和稽查模式，新增字段RSUTransactionMode用于標識RSU的交易模式和支持的OBU類型，具體設計見下表:表IRSUTransact ionMode 格式定義
權利要求
1.車載單元-路側單元自由流稽查模式交易方法，其特征在于依次包括路側單元發(fā)起的與多個車載單元之間同時協(xié)商彼此通信參數(shù)和配置的過程，稽查數(shù)據(jù)信息幀的傳送和讀取的過程，以及記錄報告的發(fā)送過程。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，路側單元發(fā)起的與多個車載單元之間協(xié)商彼此通信參數(shù)和配置的過程包括以下步驟: 511)路側單元發(fā)送信標服務表至車載單元； 512)車載單元發(fā)送專用窗口請求至路側單元； 513)路側單元對多個車載單元進行專用窗口分配后，并分別發(fā)送專用窗口分配控制幀給車載單元； 514)車載單元發(fā)送車輛服務表給路側單元。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟SII具體包括:路側單元讀取密鑰版本號和支持的車載單元類型、路側單元交易模式；然后拼接以上數(shù)據(jù)生成信標服務表，信標服務表攜帶密鑰版本號和支持的車載單元類型、路側單元交易模式發(fā)送至車載單元。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S14具體包括以下步驟: 5141)車載單元讀取信標服務表中的密鑰版本號和支持的車載單元類型，以及路側單元交易模式，選擇相應的交易模式并將密鑰版本號存入車載單元緩存中； 5142)車載單元從其嵌入式安全控制模塊中讀取系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)寫入車載單元緩存中； 5143)車載單元生成后續(xù)稽查信息數(shù)據(jù)幀所需的部分信息，包括從嵌入式安全控制模塊中讀取車載單元拆卸狀態(tài)及車載單元類型，并寫入車載單元緩存中； 5144)車載單元依次拼接步驟S141 S143的信息，生成完整的車輛服務表并發(fā)送至路側單元。
5.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，稽查數(shù)據(jù)信息幀的傳送和讀取過程包括以下步驟: 521)路側單元收到車輛服務表之后，生成稽查信息下行幀，發(fā)送給車載單元； 522)車載單元發(fā)送稽查信息上行幀給路側單元。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟S21具體包括: 5211)路側單元通過其終端安全存取模塊生成信息鑒別用隨機數(shù)和隨機數(shù)序列號，每個車載單元對應不同的隨機數(shù)序列號和相應的隨機數(shù)； 5212)路側單元拼接信息鑒別用隨機數(shù)和隨機數(shù)序列號，生成稽查信息下行幀并發(fā)送到車載單元。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟S22具體包括:車載單元根據(jù)密鑰版本號讀取相應的加密密鑰，然后將信息鑒別用隨機數(shù)進行加密生成鑒別碼，并將鑒別碼和隨機數(shù)序列號一起寫入稽查信息上行幀中并發(fā)送，路側單元再通過不同的隨機數(shù)序列號對每個車載單元進行依次鑒別。
8.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，記錄報告的發(fā)送過程具體包括:路側單元收到稽查信息上行幀之后，完成對車載單元的信息鑒別，并將路側單元中的相關記錄發(fā)送TCP報告至車道控制器，如果非法，則進行現(xiàn)場提示并稽查，同時發(fā)送釋放鏈路幀至車載單J Li ο
全文摘要
本發(fā)明提供了車載單元-路側單元自由流稽查模式交易方法，依次包括路側單元發(fā)起的與多個車載單元之間同時協(xié)商彼此通信參數(shù)和配置的過程、稽查數(shù)據(jù)信息幀的傳送和讀取的過程，以及記錄報告的發(fā)送過程。本發(fā)明兼容性、擴展性好，能滿足城市路橋自由流稽查收費多OBU的并發(fā)處理。
文檔編號G07B15/06GK103198527SQ201310040958
公開日2013年7月10日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權日2013年2月1日
發(fā)明者曾致遠, 鄭欣, 黎育紅, 楊亦兵, 楊峰, 朱振強, 楊文麗, 閻冰潔, 李波 申請人:武漢市城市路橋收費管理中心, 華中科技大學