CN101127660A - 基于电子身份识别的车辆监管系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于汽车上的电子身份识别系统。该系统包括电子行驶证、检查点、远程监控中心，电子行驶证安装在车辆内，包括行驶证控制单元和与控制单元连接的无线传感器射频模块、与控制单元连接的用于硬件加密的可编程逻辑器件；检查点可设置在城市道路和公路检查卡口，无线传感器射频模块用于接收电子行驶证发送的身份识别信息，可编程逻辑器件用于进行解密电子行驶证发送来的密文，远程传输单元与检查点控制单元的数据端连接，电子行驶证发送的身份识别信息通过远程传输单元传输至远程监控中心；远程监控中心包括数据库管理系统、远程监控系统，数据库管理系统内存储有车辆识别信息，远程监控系统实时接收检查点发来的信息，并将处理结果反馈回检查点。

Description

基于电子身份识别的车辆监管系统

所属技术领域

本发明涉及一种身份识别系统，特别是一种用于汽车上的电子身份识别系统，属于公共安全技术领域。

背景技术

随着经济建设的飞速发展，我国的国力迅速增强，人民的生活水平不断提高，物质生活不断丰富，整个社会车辆的占有率也在大幅度提高，一遍欣欣向荣，繁荣昌盛的景象。然而，随之而来也出现了一些不和谐的现象，车辆盗抢、偷逃养路费、高速公路逃避收费或少交费、车辆套牌等违法、违规事件时有发生，使国家、企业和个人蒙受巨大损失。现在对于出现的一些现象，现行各级监察执法部门对车辆的监察和管理手段一般是通过监察执法人员进行人工验证，显然这样的工作模式难以适应海量车辆监察；这些监管部门目前在监察执法中遇到的最大困难，就是难以有一种有效的手段(或技术)对数量极大的被查对象进行自动地、准确地、快速地识别，只能通过人工手段进行车辆检查识别，从而给不法分子以可乘之机，如：套用别的车辆的车牌(套牌)、欠逃各类规费、非法运输车辆、非法营运客车、非法营运出租车等，对于上述不法分子采取的种种不法经营和非法手段进行分析，可以看出，这些手段都是通过更换或伪造车牌(套牌)或行驶证，以逃避检查，同时，由于车辆数量极大，监察执法部门又没有一种自动的检查识别手段，这就是问题的症结所在。

发明内容

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：针对上述提到的现有技术中不法分子通过更换或伪造车牌或行驶证，以逃避各类检查，容易给国家、企业、个人造成损失的缺点，提供一种基于电子身份识别的车辆监管系统。该系统由安装在汽车上的电子行驶证，安装在城市交通要道口、治安检查卡口、高速公路入/出口、进入城市的道路入口处的检查点，远程监控中心组成，各个检查点可以检查甄别车辆内安装的电子行驶证的合法性，并可与远程监控中心进行通信，以判断车辆的合法性。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于电子身份识别的车辆监管系统，该系统包括电子行驶证、检查点、远程监控中心，电子行驶证安装在车辆内，包括行驶证控制单元和与控制单元连接的无线传感器射频模块、与控制单元连接的用于硬件加密的可编程逻辑器件；检查点可设置在道路检查关口，检查点包括检查点控制单元、无线传感器射频模块、可编程逻辑器件、远程传输单元、存储单元、数据库，无线传感器射频模块与检查点控制单元数据端连接，用于接收电子行驶证发送的身份识别信息，可编程逻辑器件与检查点控制单元数据端连接，用于进行解密电子行驶证发送来的密文，远程传输单元与检查点控制单元的数据端连接，电子行驶证发送的身份识别信息可利用本地数据库进行合法性识别，也可通过远程传输单元传输至远程监控中心，进行远程识别；远程监控中心包括数据库管理系统、远程监控系统，数据库管理系统内存储有车辆识别信息，远程监控系统实时接收检查点发来的信息，并将处理结果反馈回检查点。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的该系统中还包括有用于实时接收远程监控中心发来嫌疑非法车辆信息手持检查仪，该设备由PDA或高端手机构成，为各检查岗位执法人员配备。

所述的嫌疑非法车辆信息，包括检查点位置信息、嫌疑非法车辆数量、发现时间。

所述的电子行驶证对检测的车辆信息先通过软件加密算法进行加密，再通过可编程逻辑器件实现硬件卷积电路对软件加密后的密文进行卷积；检查点通过维特比译码在可编程逻辑器中将卷积后的密文译出，再通过软件解密算法将密文解密成明文。

所述的软件加密算法采用DES加密算法。

所述的远程监控中心还包括有通信服务系统、GIS、大屏幕显示系统、UPS系统，通信服务系统与远程监控中心的数据端连接，与其它手持终端进行通信，UPS系统为远程监控中心提供后备电源，GIS和大屏幕显示系统连接在远程监控中心的数据端上，辅助执法人员便于发现违法车辆信息。

所述的电子行驶证与检查点之间的通信可采用IEEE802.15.4协议和Zigbee协议，或使用Wi-Fi协议、Bluetooth协议、UWB协议、NFC协议、RFID协议。

所述的电子行驶证与检查点之间的采用IEEE802.15.4协议和Zigbee通信协议通信，电子行驶证使用简化的Zigbee节点，检查点使用全功能Zigbee节点。

所述的电子行驶证中发送的数据格式为车牌、随机变量、安装地。

本发明的有益效果是：本发明可有效解决不法分子通过更换或伪造车牌或行驶证，来逃避现行车辆各类检查监管中存在的缺陷，其在电子行驶证内通过软件和硬件加密算法，确保一车一牌，防止套用。而且可以配合远程控制中心内存储的数据库，实现自动侦察、自动报警，其工作模式是有效的、可行的，可大大提高车辆监管检查的可靠性性和准确率。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明系统结构方框示意图。

图2为本发明中电子行驶证电路结构方框示意图。

图3为本发明中电子行驶证电路原理图。

图4为本发明中数据发送的程序流程图。

图5为本发明中检查点电路结构方框示意图。

图6为本发明中检查点电路原理图。

图7为本发明检查点与PC机通信原理图。

图8为本发明中数据接收的程序流程图。

图9为本发明电子行驶证与检查点之间拓扑关系示意图。

图10为本发明电子行驶证端加密过程示意图。

图11为本发明检查端解密过程示意图。

具体实施方式

本实施例为本发明的优选实施方式，其它凡其原理和基本实现方法与本实施例相同或近似的，均在本发明的保护范围之内。

本发明主要由电子行驶证、检查点、远程监控中心、手持检查仪四部分组成。

电子行驶证安装在各个汽车内，作为汽车唯一的身份标识。电子行驶证通过无线传感器网络(即WSN)与检查点连接，进行通讯，接受检查，并等待检查点命令。电子行驶证内安装有指示灯，当车辆被检查时，车上的指示灯将按事先约定的灯光信号闪烁；如果检查点本地无法甄别车辆的合法性，则可将请求甄别信息传输至远程控制中心作进一步甄别，并将结果反馈给检查点，然后发送控制命令给被测车辆，并按事先约定的灯光信号闪烁；如果车辆没有安装电子行驶证，则没有信号灯闪烁，这样执法交警很容易抓捕非法嫌疑车辆，从而起到减少或遏制车辆违法事件发生的作用，为公安和各级车辆监管部门提供了一种现代化的自动的检查识别手段。

检查点内存储有本市车辆信息，检查点车辆信息库表结构如下：

ID	车牌	随机变量1	随机变量2	安装点
					00000001	粤BX5087	A861345	2468C530	深圳南山

其可设置在交通要道口、治安检查卡口、高速公路出/入口、进入城市的道路入口等地方，其通过无线传感器网络控制节点(即WSN)与安装在汽车内的电子行驶证进行通信，自动检查过往车辆的合法性；若检查点无法甄别车辆的合法性时，可通过Internet与远程监控中心进行连接，向远程监控中心发送请求甄别信息，等待远程监控中心的反馈结果信息，并在接收到远程监控中心反馈后，进行判断。

远程监控中心包括通信服务系统、数据库管理系统、远程监控系统，通信服务系统具备支持大数据接入能力，可采用大型计算机和高端路由器或交换机组成，也可采用基于集群计算的高可靠性负载均衡系统；数据库管理系统应支持分布计算能力的分布式操作系统，以便实现车辆信息分布存取功能；远程监控系统实时甄别远程检查节点发来的请求甄别信息，实时反馈处理结果至远程检查点，并将检查点的位置信息发送至附近值勤岗位执法人员手持式检查仪，以便及时到位抓捕嫌疑非法车辆，同时将发现的非法嫌疑车辆信息传输给相关监管部门，以便进一步处理。远程监控中心还包括加密解密系统、GIS、大屏幕显示系统和UPS系统，为了防止远程监控中心相关人员监守自盗，远程监控中心存储的数据库数据通过加密解密系统进行加密后存储，并配有UPS系统以备在停电时远程监控中心仍然能正常工作。另外远程监控中心还设有GIS和大屏幕显示系统，以便更加方便的使侦查人员能发现违法车辆信息。

本发明中还可包括有手持式检查仪，手持检查仪由PDA或高端手机构成，为各检查岗位执法人员配备。该设备实时接收远程监控中心发来嫌疑非法车辆信息，该信息由检查点位置信息、嫌疑非法车辆数量、发现时间组成。手持检查仪利用现有的PDA和手机功能，不是本发明的设计要点，本发明中，只是利用现有的PDA和手机功能，因此，对其结构不做详细叙述。

请参看附图1，本发明中车辆电子行驶证通过无线网络与检查点进行通信，本实施例中，无线网络与检查点之间通过Zigbee协议进行通信，检查点可通过手机网络(GPRS/CDMA)或城域网与Internet连接，或直接连接至Internet上，通过Internet与远程监控中心和各级车辆监管部门的管理中心连接。

下面将结合具体电路做进一步说明。

请参看附图2和附图3，本发明电子行驶证硬件采用无线收发芯片U1配合可编程逻辑器芯片U2组成。本实施例中，无线收发芯片U1采用Zigbee无线收发芯片，其具体型号为CC2430，无线收发芯片U1(CC2430)内部包括有增强的805 MCU和CC2420 RF收发器，其中CC2420 RF内有128KB闪存，硬件支持CSMA/CA，该模块中有4个定时器/计数器，其中有一个16位的定时器/计数器，两个8位的定时器/计数器，一个MAC定时器/计数器，该模块中还有2个可编程的USART模块，可用于主/从SPI或UART数据通信操作；增强的805MCU`中包括有8KB的RAM，64KB程序存储器，256字节数据存储器，64KB的读/写数据存储空间(即EEPROM，访问时需要4～5CPU指令周期)。数据存储器中可供用户读/写的寄存器存储空间为128字节。具体实施时，无线收发芯片U1也可用普通的无线收发芯片配合单片机最小系统代替使用。本实施例中，无线收发芯片U1的XOSC_Q1引脚，XOSC_Q2引脚之间连接一个外部振荡器X1，提供外部振荡源，无线收发芯片U1的RESET_N脚上连接有复位按钮S1，无线收发芯片U1的RF_N引脚，RF_P引脚和TXRX_SWITCH引脚分别与天线相连。无线收发芯片U1的16个I/O口通过16位数据线分别与可编程逻辑器芯片U2的16个数据接口A0-A15连接，实现无线收发芯片U1与可编程逻辑器芯片U2之间的数据传输。本实施例中，可编程逻辑器芯片U2采用M4A3-32/32型号芯片，具体实施时，也可用其它型号的可编程逻辑器芯片代替。可编程逻辑器芯片U2上的8个数据接口上分别连接有发光二极管，当电子行驶证接收到检查点的信息时，可编程逻辑器芯片U2上连接的发光二极管可按设定的方式进行闪烁，以方便行政人员对相应车辆的合法性进行判断及相应的查处等。无线收发芯片U1可与检查点进行无线通信，即接受检查点的检查。可编程逻辑器芯片U2对检查点传输来的信号进行硬件解密后，再由无线收发芯片U1进行软件解密，解密后的明文与电子行驶证内存储的信息进行判断。本实施例中，通过稳压芯片U4给系统提供3.3V电源，电源通过电源接口输入给稳压芯片U4，靠汽车内的电源给系统供电。

本发明中，电子行驶证采用无线通信技术进行通信，木实施例中，是采用Zigbee无线短距离通信，依据该技术IEEE802.15.4协议和Zigbee协议，实现无线网络节点在100米范围内的数据交换，具体实施时，还可采用其他短距离通信协议进行通信，如：Wi-Fi协议、Bluetooth协议、UWB协议、NFC协议、RFID协议等。电子行驶证使用简化的Zigbee节点(即RFD)，检测点使用全功能Zigbee节点(即FFD)，无线传感器网络(WSN)采用星型网络拓扑结构(请参看附图9)，当安装有电子行驶证的车辆进入无线传感器网络(WSN)通信范围(即100米范围内)时，电子行驶证内的RFD节点自动加入以检查点为核心的无线传感器网络FFD，实现电子行驶证内RFD与检查点FFD之间的数据交换；检查点内FFD收到电子行驶证内RFD发来的身份唯一性标识后，实时进行本地辩识，检测点利用自身存储的本地区车辆信息甄别该车的合法性，并随机选择一种灯光闪烁模式向被检车辆电子行驶证发送灯光闪烁命令，电子行驶证灯光闪烁系统按指定模式，发送灯光闪烁信号，以便执法人员识别；若检测点无法甄别，则检测点利用远程传输系统，发送甄别请求消息至远程监控中心，远程监控中心接到请求消息后，在线查询车辆信息数据库，并实时将甄别结果反馈给该检测点，检查点再向被检车辆下发命令，其过程同上。

请参看附图5、附图6、附图7，本发明中检查点硬件包括无线收发芯片U5与可编程逻辑器芯片U6。无线收发芯片U5也是采用与电子行驶证对应的Zigbee无线收发芯片，其具体型号也为CC2430，可编程逻辑器芯片U6采用M4A3-32/32型号可编程逻辑器芯片。检查点内无线收发芯片U5可与电子行驶证进行无线通信，即发送检查信号给电子行驶证。检查点内包括有用于硬件加密用的可编程逻辑器芯片U6，还有给系统供电的电源模块，本实施例中，通过稳压芯片U4给系统提供3.3V电源，电源通过电源接口输入给稳压芯片U8。无线收发芯片U5与可编程逻辑器芯片U6之间的连接与电子行驶证中的连接方式相同。本实施例中的，无线收发芯片U5可与PC机进行异步串行通信，采用异步通信控制器芯片U7完成此工作，异步通信控制器芯片U7采用MAX232芯片。MAX232芯片与无线收发芯片U5和PC机的接口如下：

P1_5连接T1IN      T1OUT连接   PC接口引脚3

P1_4连接R1OUT    R1IN连接  PC接口引脚2

P1_3连接R2OUT    R2IN连接  PC接口引脚7

P1_2连接T2IN     T2OUT连接 PC接口引脚4

无线收发芯片U5对检查点发送信息进行软件加密后，再由可编程逻辑器芯片U6进行硬件加密，然后发送至电子行驶证。

电子行驶证Zigbee网络简化节点(RFD)与检查点Zigbee网络全功能节点(FFD)，构成了一个星型拓扑结构的无线短距离通信网络。

为了保证车辆内电子行驶证的唯一性，即一车一个电子行驶证，电子行驶证内的标识由车牌和随机变量组成，标识内包含有车牌8字节、随机变量16字节、安装地8字节，共32字节，其中随机变量由CPU动态生成。使用随机变量的目的是为了进一步加强车辆唯一合法性保护，具体工作过程如下：

1.车辆电子行驶证安装前已进行初始化，生成随机变量，随机变量由两部分组成，即随机变量1、随机变量2；

2.车辆首次安装电子行驶证后，电子行驶证上电工作，并自动更新随机变量1，同时将随机变量1和随机变量2连同车牌号和安装地信息，即：

车牌号+随机变量1+随机变量2+安装点

进行交织加密，并通过Zigbee无线网络传输给安装地检查点；

3.安装地检查点接收该车辆发来的身份标识后，实时将该信息传输至远程监控中心，进行车辆信息登录注册；

4.远程监控中心实时更新车辆信息库，并将该车更新信息发送至本市所有检查点(包括安装地检查点)，更新检查点车辆信息库，更新内容为：

车牌号+随机变量1+随机变量2+安装点

5.车辆安装地检查点收到远程监控中心的完成被检车辆注册消息后，实时后实时产生新的随机变量2，并将该信息发给被检车辆，实时更新被检车辆的随机变量2，至此，电子行驶证安装完成，可以出厂。与此同时，车辆安装地检查点将新生成的随机变量2发送给远程监控中心；

6.远程监控中心实时更新车辆信息库中该车随机变量2字段，并将该信息发往全市所有检查点，对该车信息进行更新；

7.当该车第二次经过检查点时，电子行驶证随机生成新的随机变量1，并将该车信息车

车牌号+新的随机变量1+随机变量2

发送给检查点，检查点检查该车车牌号和随机变量2，以甄别车辆合法性，若合法，则检查点生成新的随机变量2传送给该车电子行驶证；同时，检查点将新生成的随机变量1、随机变量2传送至远程监控中心，更新该车唯一性身份信息之随机变量1、随机变量2字段；

8.电子行驶证接收检查点反馈的车辆唯一性身份信息，更新该信息之随机变量2字段；

9.远程监控中心在接收到检查点发来的该车唯一性身份信息之随机变量1、随机变量2字段，更新自己的车辆信息库后，还将该信息发送到本市所有检查点，同时更新检查点车辆信息库；

10.当该车再次经过检查点时，电子行驶证生成新随机变量1，检查点利用随机变量2甄别该车合法性，同时生成随机变量2给该车电子行驶证，并将更新的两个随机变量传送至远程监控中心，远程监控中心再更新全市所有检查点车辆信息库。

本发明中，无线数据交换工作过程如下：

请参看附图4，数据发送时的过程为：系统正常工作后，将要发送的数据先暂存在TXFIFO存储器中，当起始帧定界符SFD发送完毕后，产生RF中断，通知CC2430开始发送TXFIFO中的数据。

请参看附图8，数据接收时的过程为：系统正常工作，当有数据发送过来时，产生RF中断，通知C2430接收数据，接收到的数据暂时存储在RXFIFO存储器中，等待CPU将数据读出。

为了防止不法分子复制或套用他人的车牌，或其它逃避检查方法等，本发明中，在电子行驶证向检查点发送唯一的车辆标识时，对其发送内容进行加密后发送，再在检查点通过解密后获取正确的车辆标识，请参看附图10和附图11，加解密过程如下：

首先，对本车的身份唯一性标识进行加密(该加密方法支持动态变化)，CPU从存储器中取出加密的身份标识数据(8字节)，使用DES加密算法，并取出DES加密算法所需要的密钥进行DES加密，形成密文；其次，将经DES加密后的密文数据传输到可编程逻辑器件，再进行硬件加密。可编程逻辑器件对输入的密文按照实现定义好的逻辑关系进行卷积运算，并输出对应的卷积码，产生最后的车辆身份标识密文。

解密过程是上述加密过程的逆过程。首先，使用维特比译码，在可编程逻辑器中将卷积后的密文译出，其次，再利用DES算法，将身份唯一性标识译出。

实现本发明的进一步技术方案是各监管部门监控中心。各监管部门监控中心可实时接收远程监控中心发来的非法嫌疑车辆信息，并对车辆进行相应的处罚。

Claims (9)

1.一种基于电子身份识别的车辆监管系统，其特征是：所述的该系统包括电子行驶证、检查点、远程监控中心，

所述的电子行驶证安装在车辆内，包括行驶证控制单元和与控制单元连接的无线传感器射频模块、与控制单元连接的用于硬件加密的可编程逻辑器件；

所述的检查点可设置在道路检查关口，检查点包括检查点控制单元、无线传感器射频模块、可编程逻辑器件、远程传输单元、存储单元、数据库，无线传感器射频模块与检查点控制单元数据端连接，用于接收电子行驶证发送的身份识别信息，可编程逻辑器件与检查点控制单元数据端连接，用于进行解密电子行驶证发送来的密文，远程传输单元与检查点控制单元的数据端连接，电子行驶证发送的身份识别信息可利用本地数据库进行合法性识别，也可通过远程传输单元传输至远程监控中心，进行远程识别；

所述的远程监控中心包括数据库管理系统、远程监控系统，数据库管理系统内存储有车辆识别信息，远程监控系统实时接收检查点发来的信息，并将处理结果反馈回检查点。

2.根据权利要求1所述的基于电子身份识别的车辆监管系统，其特征是：所述的该系统中还包括有用于实时接收远程监控中心发来嫌疑非法车辆信息手持检查仪，该设备由PDA或高端手机构成，为各检查岗位执法人员配备。

3.根据权利要求2所述的基于电子身份识别的车辆监管系统，其特征是：所述的嫌疑非法车辆信息，包括检查点位置信息、嫌疑非法车辆数量、发现时间。

4.根据权利要求1所述的基于电子身份识别的车辆监管系统，其特征是：所述的电子行驶证对检测的车辆信息先通过软件加密算法进行加密，再通过可编程逻辑器件实现硬件卷积电路对软件加密后的密文进行卷积；检查点通过维特比译码在可编程逻辑器中将卷积后的密文译出，再通过软件解密算法将密文解密成明文。

5.根据权利要求4所述的基于电子身份识别的车辆监管系统，其特征是：所述的软件加密算法采用DES加密算法。

6.根据权利要求1所述的基于电子身份识别的车辆监管系统，其特征是：所述的远程监控中心还包括有通信服务系统、GIS、大屏幕显示系统、UPS系统，通信服务系统与远程监控中心的数据端连接，与其它手持终端进行通信，UPS系统为远程监控中心提供后备电源，GIS和大屏幕显示系统连接在远程监控中心的数据端上，辅助执法人员便于发现违法车辆信息。

7.根据权利要求1所述的基于电子身份识别的车辆监管系统，其特征是：所述的电子行驶证与检查点之间的通信可采用IEEE802.15.4协议和Zigbee协议，或使用Wi-Fi协议、Bluetooth协议、UWB协议、NFC协议、RFID协议。

8.根据权利要求7所述的基于电子身份识别的车辆监管系统，其特征是：所述的电子行驶证与检查点之间的采用IEEE802.15.4协议和Zigbee通信协议通信，电子行驶证使用简化的Zigbee节点，检查点使用全功能Zigbee节点。

9.根据权利要求1所述的基于电子身份识别的车辆监管系统，其特征是：所述的电子行驶证中发送的数据格式为车牌、随机变量、安装地。

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