CN101911130A - 道路收费系统 - Google Patents

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Abstract

一种道路收费系统，包括具有卫星导航接收机(52)的车载单元，卫星导航接收机(52)实现位置跟踪功能。该系统还包括：确定装置，用于基于位置跟踪信息来确定车辆行驶路径；传感器(54，56，57，58，60，61，62)，用于检测与卫星导航信号无关的本地车辆状况，所述本地车辆状况取决于车辆的绝对位置或车辆位置的改变。使用传感器信息对位置跟踪信息的真实性进行验证。该系统使用卫星导航接收机，使得能够实现无基础设施的道路收费。该系统还提供了一种防止所谓的虚假GPS攻击的方法，虚假GPS攻击即是提供虚假GPS数据，以减少可支付的路费。这是通过如下实现的：将GPS位置信息与车辆收集的独立信息相比较，来提供对GPS位置信息的验证。

Description

道路收费系统
技术领域
本发明涉及道路收费系统，用于实现基于所用的道路路段来扣减路费的自动支付系统。
背景技术
电信和信息学的结合使用称作远程信息处理。车辆远程信息处理系统可以用于多种目的，包括收集路费、管理道路使用(智能交通系统)、跟踪车队车辆位置、恢复被盗车辆、提供自动碰撞通知、位置驱动驾驶员信息服务、以及车载早期警告通知警报系统(车辆事故预防)。
道路收费被认为是车辆远程信息处理系统的第一可能的大容量市场。远程信息处理目前正开始进入消费车辆环境，作为闭合服务的多媒体服务箱。这些市场在容量方面仍然较低，并且被认为是瞄准机会的市场。欧盟(以荷兰为领先的国家)意在从2012年开始，引入道路收费，作为每辆车的必需功能。
图1示出了西欧随时间变化的不同远程信息处理服务的预期容量。远程信息处理服务市场分成三个主要部分：道路收费服务、紧急呼叫e-call(紧急事件服务)和其他一般性服务(例如上述的服务)。该图还示出了在原始设备制造商(OEM)(即，车辆制造商)与销售后市场(AM)产品之间的划分。
图1假设道路收费将于2012年在荷兰启动，并在大约2014年到2020年左右在其他国家实行。还假设e-call系统将不是强制性的。
图1大体上示出了远程信息处理车载系统随时间的快速增长。
图2示出了道路收费功能在过去已经实施得怎么样，并且预期在将来会如何改变。
迄今为止，道路收费已用于公路计费、卡车计费以及在特定区域(例如伦敦市)中行驶车辆的计费。通常使用车辆必须在此停止的收费站，或者短程通信系统允许在车辆经过时自动进行资金借记。
在不远的将来所需要的道路收费功能要求更少的(或没有)基础设施，并且要求针对行驶的每一英里进行收费。
如图2所示，设想车辆具有板上GPS系统和GSM(移动电话网络)连接，以能够将信息中继至集中式道路收费系统。
自动道路收费系统中的计费系统可以基于行驶距离、时间、位置和车辆特征。道路收费可以应用于所有车辆，或者可以排除特定类别的车辆(例如具有国外车号牌的车辆)。
US 6,816,707描述了一种包括移动设备和用于安装在车辆上的车辆单元的系统。移动设备是事务处理设备。车辆单元携带车辆的标识(以及可以有其他数据)。移动设备和车辆单元彼此进行相互认证。
需要提高这种系统的安全性，并使得对这种系统的欺诈性使用尽可能地困难。
发明内容
根据本发明，提供了一种道路收费系统，包括具有卫星导航接收机的车载单元，卫星导航接收机实现位置跟踪功能，其中该系统还包括：
用于基于位置跟踪信息来确定车辆行驶路径的装置；
一个或多个传感器，用于检测与卫星导航信号无关的本地车辆状况，所述本地车辆状况取决于车辆的绝对位置或车辆位置的改变；以及
用于使用传感器信息对位置跟踪信息的真实性进行验证的装置。
该系统使用卫星导航接收机，使得能够实现无基础设施的道路收费。该系统还提供了一种防止所谓的虚假GPS攻击的方法，虚假GPS攻击即是提供虚假GPS数据，以减少可支付的路费。这是通过如下实现的：将GPS位置信息与车辆收集的独立信息(称为“本地车辆状况”)相比较，来提供对GPS位置信息的验证。
本地车辆状况可以包括车辆的运动，验证装置用于检验第一和第二位置跟踪地点之间相差与从传感器信号导出的位置改变相对应的量。
这样，本地车辆状况传感器不需要进行任何绝对位置估计，而可以用于检验在时间上分离的卫星接收机信号之间的差异与检测车辆运动一致。
在这种情况下，传感器可以用于测量如下中的一个或多个：
车辆速度；
车辆转向角；
车辆行驶距离；
油箱水平。
备选地(或附加地)，本地车辆状况可以包括本地环境状况，验证装置用于检验在由位置跟踪功能给出的地点处的相应环境状况与传感器检测到的本地环境状况一致。该方法可以用于检验环境状况(例如，天气或时间)与卫星信号中编码的环境状况一致。
在这种情况下，传感器可以用于测量如下中的一个或多个：
雨水(例如，作为风档雨雪刷系统的一部分的传感器，或者确实是风档雨雪刷激活)；
温度(例如，作为空调系统的一部分的传感器)；
环境光水平；
车辆头灯或尾灯输出。
天气状况也可以从气象来源获得。
备选地(或附加地)，本地车辆状况可以包括在车辆附近广播的无线信号，验证装置用于检验所检测的无线信号与位置跟踪功能给出的地点一致。这样，车辆附近存在的无线信号可以用于提供车辆的粗略位置估计。
在这种情况下，传感器可以用于检测如下中的一个或多个：
FM无线电传输的RDS信号；
DVB或DAB广播的SI数据；
蜂窝基站信号；
预定频率上的无线电信号电平；
航海和航空信号；
WiFi接入点信号。
如果传感器用于检测移动电话信号，则系统还包括移动电话接收机。例如，这可以用于更新车载单元的存储设备内的道路收费定价结构，也可以用于向中央清单开具中心(针对后付费系统)中继与使用的道路和/或要收取的路费有关的信息。
移动电话接收机可以实施位置跟踪功能(通过对来自多个基站的多个信号进行三边测量)，验证装置可以检验移动电话接收机的位置跟踪信息与卫星导航接收机的位置跟踪信息之间的对应性。
如上所述，车载单元优选地还包括用于存储收费支付信息的第一存储设备。这可以用于存储用于后计费的收费值、或预付的收费值、以及道路定价数据。
该系统还优选地包括用于存储传感器信息的存储设备(或上述相同的存储设备)。
该发明还提供一种对由车载单元提供的位置跟踪信息进行验证的方法，车载单元具有卫星导航接收机，该方法包括：
基于由车载单元提供的位置跟踪信息，确定车辆行驶路径；
检测与卫星导航信号无关的本地车辆状况，所述本地车辆状况取决于车辆的绝对位置或车辆位置的改变；以及
使用传感器信息对位置跟踪信息的真实性进行验证。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例，附图中：
图1示出了预期在未来车辆远程信息处理系统如何在欧洲增长；
图2示出了具体的道路收费系统可能如何演进；
图3示出了本发明系统的第一示例；
图4示出了本发明系统的第二示例；
图5示出了本发明系统中使用的车辆；
图6更加详细地示出了本发明系统；
图7示出了本发明系统内的信息流的第一示例；
图8示出了本发明系统内的信息流的第二示例；
图9示出了本发明系统内的信息流的第三示例；以及
图10示出了本发明系统内的信息流的第四示例。
具体实施方式
本发明提供了采用车载单元形式的道路收费系统，车载单元具有实现位置跟踪功能的卫星导航接收机。该系统基于位置跟踪信息，确定车辆行驶的路径，并具有对来自卫星导航接收机的位置信息进行验证的验证系统。
图3示出了结合了本发明提供的验证系统的道路收费系统的第一实施方式。图3示例以针对更少基础设施的道路收费的离线最小客户端系统为基础。
GPS接收机30获取GPS数据。将该数据解码为位置数据(经度-纬度)。位置数据与定时(时钟)数据一起存储在智能卡(Smart XA)形式的存储器32中。周期性地将一批存储的数据发送给后端道路收费服务器34，如批下载36所示。理想情况下，这可以使用蜂窝调制解调器38，通过GSM功能(通用分组无线服务“GPRS”或第三代移动电话“3G”)来进行。后端服务器能够从该数据中重建所行驶的路程。
服务器还包含道路价格数据库，道路价格在特定时间上是有效的。最终，计算总价，并且驾驶员得到清单(例如，按月份地)。
可以基于如下所示的平均数据来计算所需的智能卡的存储器大小：
  km/年   100000.0
  天数/年   200.0
  小时数目/天   8.0
  平均km/小时   62.5
  1％精度(m)   625.0
  GPS定位点之间的最大距离(m)   312.5
  两个定位点之间的秒数   18.0
  定位点数目/月   26666.7
  字节/GPS定位点   4.0
  所需的最小存储器/月(千字节)   106.7
如果来自道路收费的总收入与来自现有税收的实际纳税收入近似相同，则平均成本/km非常低。因此，每一行程非常小，这意味着可能不需要连续的在线事务处理方案，因此需要进行批下载。
这种事务处理方案与当前已知的银行领域使用的电子钱包方案非常符合。
该基本配置存在多种变体。
首先，可以不存储原始GPS数据，而是存储解码的位置信息。这降低了存储需求以及批传输量。
该系统也可以修改为使用户能够获得其正在行驶的道路的实际价格信息。这可以通过使用实时在线查询系统和数据传输来获得。例如，按下价格请求按钮将最新的GPS坐标发送给服务器，服务器以道路价格进行响应，随后道路价格显示给用户。这提供了低成本服务。
利用简单的GPS实验室设备，可以构建虚假发射机，该虚假发射机可以安装在接收机的邻近。该发射机会发出虚假数据。应该避免这种攻击，本发明提供了利用车辆收集的其他独立信息来对GPS位置进行验证，在本说明书和权利要求书中，其他独立信息称作“本地车辆状况”。
此类可以用于验证GPS数据的信息可以分为两个类别：内部和外部。内部信号采用车载传感器信号的形式。这样，本地车辆状况可以包括车辆的运动或本地环境状况。
为了与GPS系统无关地检测车辆的运动，可以使用从现有车辆设备和传感器得到的多个参数，例如：
车辆速度；
车辆转向角；
车辆行驶距离；
油箱水平。
此类信息可以用于估计随时间的位置改变。这些信号无法进行绝对车辆位置的估计，但是可以用于检验在时间上分离的卫星接收机信号之间的差异与检测车辆运动一致。因此，从第一GPS位置定位点开始，可以计算短程位置改变。如果GPS数据指示了与内部信号的分析一致的车辆运动，则可以验证随后的GPS位置定位点。
为了检测本地环境状况，同样可以使用从现有(或附加的)车辆传感器得到的多个参数，例如：
雨水检测；
温度；
环境光水平；
车辆头灯或尾灯输出；
环境状况可以用于检验GPS信号中编码的时间和位置与所测量的环境状况一致。例如，虚假GPS信号可以用于指示时间是夜晚(当道路收费较低时)，这会与一直较高的环境光水平不一致。类似地，虚假GPS信号可以用于指示一个区域中的地点，这会与在实际车辆地点记录的天气不一致。
外部信号采用与车辆的周围环境关联的独立信号的形式。作为主要示例，本地车辆状况可以包括在车辆附近广播的无线信号。
可以检测的无线信号可以包括：
FM无线电传输的RDS(无线电数据系统)信号；
DVB(数字视频广播)或DAB(数字音频广播)广播的SI(服务信息)数据；
蜂窝基站信号；
预定频率上的无线电信号电平；
航海和航空信号：
WiFi接入点信号。
车辆的现有无线电接收机可以用于收集与可以检测的无线电信号有关的信息，该信息同样可以与从GPS信号得到的位置相关。
以上示出的信号的一些可以包含关于位置和时间的隐式或显式信息。例如，RDS数据包括时间、发射机名称和TMC(业务消息信道)数据。TMC数据包括关于特定事件的信息，这些特定事件也与已知的时间相关。DVB广播中的SI信息与在所标识的发射机的特定范围内的区域以及当前时间相关。
如图3所示，系统已经具有移动电话接收机，用于接收蜂窝基站信号。移动电话接收机可以实施位置跟踪功能(通过对来自多个基站的多个信号进行三边测量)，这可以提供在验证GPS位置中使用的准确地点。
可以理解，通过进行相关来使用两组(或更多组)独立数据，以提供对GPS数据的验证，这提高了任何虚假信号攻击的复杂性。
可以组合上述多种方法，确实，可以收集尽可能多的信息，使得能够基于在任何特定时间可获得的数据来实现验证。
可以周期性地将传感器数据存储在与GPS数据相同的存储器中，并将其提供作为批下载的一部分。因此，比较简单的是将GPS信号以及同时获得的其他传感器信号分组。然后，服务器34分析接收到的所有数据，并执行如上所述的费用计费操作以及执行所记录的GPS位置的验证。
对于道路收费系统中存储的数据的私密性，存在顾虑。在图3的示例中，系统存储并向中央服务器系统发送GSM、GPS和个人身份数据的组合。维护私密性保护意味着需要在整个端到端的系统级(包括服务器基础设施)上维护安全性。
图3的系统基于后付费。在这种系统中，只会在一段时间之后对未付费进行通知。确实，服务器只有在特定时间段之后(例如，按月份)才计算成批数据。必须发送清单并且必须给定支付时间段。在未付费的情况下，必须允许1或2次警告。可以看出，在可以采取行动之前，例如经过了半年。
但是，后付费系统的优点在于，客户服系统需要非常少的处理，这会引导至非常低成本的解决方案。可以由服务器软件确保计费的准确性，并且可以考虑到先前的中间结果，在较长时间段上对计费的准确性进行平均和补偿。
当然，也可以实施预付费系统。
图4示出了预付费系统。
同样，由GPS接收机30获取GPS数据。该数据被解码为位置数据(经度-纬度)。将位置数据与定时(时钟)数据一起发送给微处理器40。
微处理器环境包含道路和有关价格的数据库。因此，可以计算实际行驶的有关费用。从智能卡32中存储的预付费量中扣除该费用数据。
对价格和道路的数据更新通过GSM(GPRS-3G)传输，从后端服务器34上载，如上载42所示。
为了确保数据不被用户篡改，再次，在多种元件之间以密码方式(例如，DES are 3DES)交换数据。将数据库和预付费信息保持在智能卡环境中。
智能卡环境也可以担任扣除费用量的角色，甚至可以执行完整的微处理器功能。这是理想的抗篡改实施方式。
该实施方式要求将道路和定价数据本地存储，但是不需要完整的道路和价格数据库。在大多数情况下，车辆行驶在特定区域(半径小于50或100km)中。这意味着只有有限量的道路数据必须存储和更新。最终，可以只存储频繁使用的道路。
如果系统检测到在存储的道路信息之外的GPS状况，则可以从服务器请求附加的道路信息并进行更新。
对于大多数道路，定价信息在较长时间上保持静止。更新可以只针对公路/高速公路而言是更加频繁的。这些更新可以只发生在固定时间，因此可以预测更新。如果价格改变，则可以经由GSM系统传递更新。
为了避免对客户端的攻击，抗篡改同样非常关键。智能卡环境已经是较好的对抗策略了。可以要求等级3或4FIPS或公共准则安全等级(Common Criteria security level)，大多数智能卡满足该要求。这反映了事务处理量较少(“微事务处理”)的事实。
其他攻击与探测或改变多种组件(GPS-微控制器-智能卡)之间接口上的数据有关。
对此，可以通过将整个计算功能合并到智能卡中并通过GSM单元的现有SIM接口进行智能卡接口连接，来进行对抗。这提供了道路收费SIM卡。GPS系统和SIM卡之间的通信可以基于简单的DES are3DES加密。
其他的欺诈对抗策略可以在产品级或部件装配级上。超快中断的可用性是使设备制造商能够确保针对篡改的先进对策的一种方法，该超快中断在激活时，清除存储器或寄存器(例如，密钥参考寄存器)的一部分。需要电池支持，以能够发起这种中断行动。
智能卡预付费系统可以非常符合预付费电话卡的已知预付费方案的方式进行操作。在这种情况下，驾驶员需要‘预先’购买‘英里’。车辆中的客户端单元针对所行驶的每一英里，进行费用扣除。这意味着客户端需要知道道路的实际价格。
这要求附加的处理能力，因为除了执行位置跟踪之外，车辆单元还必须计算费用。
这种系统的优点在于，提高了私密性。为了实现对GPS位置的验证，仍然需要向远程服务器发送一些数据。但是，对于允许执行验证，数据的采样频率会少得多。
图5示出了具有多种传感器的车辆50，这些传感器可以任何组合来使用，以提供对所记录的GPS位置的验证。GPS接收机示为52，GSM接收机示为54。但是，接收机54包括FM无线电接收机和针对可以在车辆位置处接收到的任何无线信号的接收机。
油箱计量器示为56，车轮传感器示为57。在常规方式(对于新的车辆)下，所有这些信息都已经提供给处理器60，处理器60持续地计算车辆速度、燃油使用、距离等。也示出了将车头灯状态提供给处理器60。还示出了环境光传感器61和雨水传感器62。多种传感器信号可以如上述方式使用。
使用智能卡来提供安全处理器环境使得能够获得附加的优点和特征，这些将在下文中阐述。
图6给出了使用智能卡的安全的、基于相关的道路定价实施系统的功能性总览视图。
卫星系统(GNSS)示为70，板上设备示为72，包括卫星接收机74、传感器76、智能卡78、GSM移动电话系统80、以及主处理器82。车辆引擎示为84。
用于增强安全性的可选特征包括汽车制动器86、以及与路旁信标或警察实施系统90通信的无线通信系统88。
附加的“可信”传感器示为92。这些是作为车辆的一部分的传感器，制造时内建有篡改证明特征。
板上设备使用GSM系统80与后端服务器94通信。
在整个系统中，系统的可信部分被示为阴影，即，智能卡78、后端服务器94、汽车制动器86、可信传感器92和警察实施系统90。
即使智能卡被认为是非常安全的抗篡改设备，也不可能设计以安全方式防止(原始)GNSS数据的篡改的系统。而是，可以依赖于智能卡来构建抗篡改的安全框架，其：
(i)检测欺诈(篡改证明)以及
(ii)对这些欺诈采取适当的反应(篡改响应性)。
该安全框架的主要目的是确保由板上单元(OBU)收集的GNSS数据的正确性。但是，该相同的框架也可以重新用于实施与道路定价应用或一般的其他远程信息处理应用有关的其他安全政策。
该安全框架划分成不同的基本部分，持续地和并行地运行。下面给出每个基本部分的通用描述。
(i)事件记录
在该阶段，将所有相关事件提交给智能卡，智能卡以安全方式收集这些事件并存储。
存在不同类别的事件。第一，存在数据事件，这些事件对应于对来自GNSS接收机、内部(可信或不可信)车辆传感器、以及/或者来自外部信号接收机的数据的收集。第二，存在过程事件，对应于在OBU环境内运行的过程的结果(例如，GNSS数据完整性检查、OBU完整性检查、与实施单元进行交互的结果......)。
智能卡提供实现该阶段的若干机制：
事件新鲜度和完整性检查
智能卡提供接口，该接口允许对来自可信源的事件(例如，来自可信车辆传感器的数据，或者来自外部实施单元的数据/过程)的新鲜度和完整性进行检验。智能卡只接受和记录通过新鲜度和完整性检查的事件。完整性检查的典型实施方式是使用现有技术发展水平的密码算法来检验事件数据上的签名。典型地，使用挑战-响应协议来实施新鲜度检验。
事件提交认证
智能卡提供接口，该接口允许对已提交给智能卡的事件(以及，当事件相关时，已经通过了新鲜度和完整性检查的事件)进行签名。后端系统只接受已通过智能卡签名的事件。智能卡需要这种有效数据，以计算要为给定时间段支付的道路定价费用。当后端服务器在该时间段未接收到签名的事件数据时，怀疑有欺诈。这防止了潜在的攻击者阻止向智能卡提交这些事件，并由此逃脱在智能卡中实施的欺诈检测检查。
安全存储
智能卡提供允许以安全方式存储所有提交的事件的接口。事件信息可以存储在智能卡的抗篡改环境内，从而防止对这些数据的修改和删除。这种存储方法非常适合于存储计数器和标志，智能卡维护计数器和标志，以描述当前安全状态。备选实施方式是在智能卡环境之外的存储器中存储数据，并依赖于事件提交签名来检测对这些数据的修改。在这种情况下，智能卡还在事件提交签名中包括额外信息，例如允许以安全方式检测对这些数据的删除的计数器。
安全时间跟踪
时间是针对基于相关的实施的最重要的参数。智能卡提供用于以安全方式保持与每个事件关联的时间信息的接口。智能卡具有安全时间时钟，并以安全方式将时钟值与每个提交的事件相关联。备选地，智能卡管理在每个事件提交之间规则地递增的安全计数器，并将该计数器的值与每个提交的事件关联。备选地，智能卡提供一个或多个时间跟踪接口，使得主机处理器能够告知哪组事件同时发生了，并以安全方式告知这些事件发生的顺序，并且能够以安全方式存储这些信息，以供基于相关的实施稍后重新使用。
(ii)欺诈检测
智能卡可以提供用于实现基于相关的完整性检查的接口，以检验所提交的事件数据的完整性，特别是检验GNSS数据的完整性。
附加地，智能卡也可以提供安全性服务，这些安全性服务使得能够基于所收集的事件，对OBU的功能操作进行完整性检查，并将这些检查的结果报告以安全方式报告给后端服务器。
(iii)事件传输
智能卡提供用于以安全方式向后端服务器传输所有提交的事件的接口。这允许后端服务器执行基于相关的完整性检查或者检验由智能卡执行的检查。对数据的传输进行设计，以便在后端服务器已经确认数据的正确接收时在智能卡存储器或在外部存储器中删除这些数据。
智能卡提供接口，使后端服务器能够以安全方式查询有关当前安全状态的信息。
(iv)对欺诈的反应
当检测到欺诈的典型反应是触发对抗嫌疑攻击者的法律程序，该触发能够引导至警告、罚款和/或定罪。在图6所示系统中，只有道路定价后端服务器94(或间接地，实施单元90，例如路旁单元或警察实施单元)具有触发这些反应的能力。在不与这些外部可信装置进行交互的情况下，智能卡无法触发这些反应。智能卡的主要角色是作为可信的见证人，即，后端服务器的可信代理，其以安全方式监视在OBU环境内发生的所有事件，并安全地将这些事件报告给后端服务器。
但是，当存在车辆制动器时，智能卡也可以执行欺诈反应机制。在这种情况下，车辆制动器86需要来自智能卡的安全授权代码，以授权车辆引擎84的启动。只有在先前旅程期间没有检测到欺诈时，智能卡才产生该代码。
(v)私密性支持
智能卡提供接口，来限制发送至后端服务器的私密性敏感信息，同时仍然保持高水平的安全性。智能卡仅仅返回其已执行的对事件数据的完整性检查的状态，而不公开数据本身。
进一步在两个示例实施方式中详细说明上述安全性机制。
在第一示例中，智能卡具有足够能力来执行大多数欺诈检测处理(相关测试，完整性检查)。第二示例示出了较轻量智能卡的情况，在该情况下，将大多数欺诈检测处理指派给后端服务器，智能卡只执行基本的完整性测试。但是，实际的实施方式可以使用来自这两个示例的机制。
首先描述使用能力强大的智能卡芯片的实施方式的第一示例。
可以在智能卡处理器自身内部执行完整的板上单元处理。在该情况下，将解码的GPS位置、传感器数据(包括车辆传感器数据，环境传感器数据)以及外部信号数据馈入到智能卡中，然后智能卡执行必要的有关相关的检查，以检验GPS数据的完整性。
基本的安全性模型依赖于如下事实：智能卡提供了非常安全的抗篡改环境，该环境防止任何潜在攻击者对数据处理进行篡改。此外，由于与多个源的相关，因此潜在攻击者必须同时以一致的方式篡改若干数据源，从而使得攻击更加复杂。
智能卡对接收到的GPS数据和来自多种传感器的数据进行比较，以评估相关等级。该处理取决于要相关的数据的类型：
线性相关-这应用于诸如油箱计量器水平或里程表反馈等传感器数据。在这种情况下，智能卡简单地根据GPS数据(使用现有技术中熟知的公式)计算汽车行驶的线性距离，并将该距离与里程表值或计量器水平相比较(考虑到某个比例因子α，在诸如油箱计量器等传感器的情况下，该比例因子可以为负)。
|DGPS(t)-α＊Dsensor(t)|≤max_limit
如果该差值超过限制，则有欺诈嫌疑。该限制是系统定义的参数，其对GPS与传感器系统之间的不可避免的失配进行补偿。该限制解释了在增加欺诈检测的概率与降低错误肯定判断比率之间的权衡。
可以进一步改进系统。首选，智能卡可以将距离操作数重置为0。可以例如在检测和报告欺诈时，或者因为差值是由GPS与传感器数据之间的缓慢漂移导致的，由系统发起这种重置。可以在传感器值出现突然改变时(例如，当给车辆加油时)，由智能卡发起这种重置：
|(DGPS(t)-DGPS(t0))-α＊(Dsensor(t)-Dsensor(t0))|≤max_limit
其次，可以设计该系统，以使参数α自动适配为对GPS距离和传感器距离之间可能出现的漂移进行平衡。例如，在将距离操作数规则地重置为0的实施方式中，可以根据公式αi＝(DGPS(ti)-DGPS(ti-1))/(Dsensor(ti)-Dsensor(ti-1))，来计算用于下一时段的新的α值。但是，为了更加安全，该系统可以要求值αi保持在某个区间内，超过该区间则有欺诈嫌疑。这种比例因子的自动适配特别用于对距离具有可变依赖性的传感器，例如油箱计量器。也可以使用该机制，以便更好地调谐因子α，以使用更小的阈值max_limit，从而提高了欺诈检测，而不会增加错误警报比率。
微分相关
这应用于诸如转速表(速度)或转向角等传感器，并依赖于GPS接收机和参考传感器数据之间的位置信息变化的比较：
|VGPS(t)-α＊Vsensor(t)|≤max_limit
其中，VGPS是关于线性位置(与转速表进行相关的线性速度)或者关于角度(与转向角进行相关的曲率)的导数。备选地，该相关也可以基于位置的变化：
|ΔPGPS(t)-α＊ΔPsensor(t)|≤max_limit
对于检测GPS与来自传感器的测量之间的差异峰值，微分相关是非常敏感的。对于检测由GPS测量的事件与由传感器测量的事件(例如，驾驶员转动方向盘或加速)之间的去同步化，微分相关是非常有效的。这种去同步化指示了欺诈尝试(例如，采用在环行道上不同的出口，而不是通过GPS反馈报告的出口)。
但是，噪声可能具有不希望的效应，并且可能迫使将“max_limit”参数设定为相对较高的值，以降低错误肯定警报的比率。该问题可以通过采用例如低通滤波或移动平均等非常简单的技术，首先对输入的操作数进行滤波来解决。
位置相关
这应用于与给出绝对位置信息的传感器数据进行的相关。在该情况下，通过检验GPS与传感器位置之间的距离保持在某个预定义的限制内，来进行相关检查：
|(PGPS(t)-PGPS(t0))-(Psensor(t)-Psensor(t0))|≤max_limit
对于线性相关，可以规则的间隔以及/或者在来自系统的请求时，重置比较中的操作数，以消除在两个不同的定位系统之间可能出现的漂移。
此外，也可以例如通过对来自PGPS(t)和Psensor(t)的速度(或曲率)进行微分并比较结果，来执行与针对微分相关的检查类似的检查。
相关处理不直接依赖于源数据的类型。例如，即使源传感器数据给出绝对位置，智能卡也可以应用微分相关。
智能卡以安全方式检测并向系统报告相关检查的状态。主要要求是消息认证和完整性(以识别源OBU和防止消息篡改)，以及消息新鲜度(以防止重播攻击)。现有技术中存在许多实施方式，它们主要包括使用在智能卡环境内安全存储的秘密密码密钥、以及安全协议中的时戳、随机挑战、不重性和/或计数器。
图7和8示出了报告系统的两个示例。
在图7中，主处理器(“host”)获取传感器数据(“getSensorData”)和GNSS数据(“getGNSSData”)，并提供给智能卡(“CommitData”)，在智能卡中执行相关(“Correlate”)。然后，将相关检查的结果(“OK”或“Fail”)报告给主处理器。在所示示例中，在向后端服务器进行状态报告(“StatusReport”)之前，存在多个这种相关(图7中示出了3个)。该报告可以是完整历史或摘要。
图8中，同样，主处理器(“host”)获取传感器数据和GNSS数据，并提供给智能卡，在智能卡中执行相关。只有当存在来自后端服务器的请求(“StatusRequest”)时，才报告相关检查的结果。然后，主机将状态请求提供给智能卡，并在将结果返回给后端服务器之前对结果进行签名。
因此，可以看出，智能卡可以持续地向系统报告相关测试的结果，也可以将这些结果存储在安全存储器中，并以预设的间隔成批地报告这些结果。备选地，系统可以在某个随机时间请求智能卡报告当前状态，或者智能卡可以在检测到欺诈时强制进行相关状态信息的报告。
智能卡可以报告其已执行的每个相关检查的结果，或者只报告成功的(无欺诈)检查和结果否定(有欺诈嫌疑)的检查的数目。在结果否定的检查的情况下，智能卡也可以向报告添加某些上下文信息(例如，GPS数据和传感器数据的历史)，以使系统能够进行进一步分析。
在远程信息处理应用中，私密性是敏感话题。由于使用诸如OBU中智能卡等安全环境，所以可以显著改善驾驶员的私密性，同时仍然达到较高等级的安全性。在这种配置中，将智能卡看作OBU环境内外部系统的安全扩展。由于智能卡的抗篡改质量，所以可以安全方式对私密性敏感数据进行完整性检查，而无需向外部系统公开这些数据。
在该基本配置中，如上所述，智能卡只将完整性检查的结果报告给外部系统。除了这些检查的实际结果(即，成功/失败)，报告还可以针对每个检查包含“相关因子”，该相关因子是所计算的GPS数据与参考传感器数据之间的差值(可能被归一化到给定的max_limit)。该相关因子不会公开任何敏感信息，但是可以由外部系统用来计算给定车辆的总体置信因子，或用来执行总体系统安全性评估并对安全性进行微调。
为了减少发送给外部系统的信息量以及/或者提高私密性等级，可以通过实现承诺&证明(commit&prove)协议，来进一步改进系统。假设智能卡定期地联系外部系统，以发送计算收费费用必需的数据。智能卡在此时不是发送相关检查的结果，而是可以进行关于这些检查的结果的报告，而不通信检查结果的实际值。这可以通过在安全存储器中存储这些检查的结果(以及输入数据)，来容易地实现。然后，智能卡对所有检查(以及输入数据)进行密码散列计算，并使用密码签名方案对该散列进行签名。备选方案是使用链式签名方案。在这种方案中，针对每个检查计算签名。该签名覆盖输入数据、检查结果、以及先前检查的签名。这意味着提供最末检查的最末签名足以对所有先前检查的值进行有关报告。
然后，将签名提供给外部系统。该签名非常小，并绝对没有公开任何敏感信息。这样，不允许外部系统检验所发送数据的有效性，但是迫使发送方对数据的值进行有关报告。为了检验数据的有效性，系统可以随机地或者根据符合本地私密性立法的方案，请求用于计算签名的数据，然后检验数据的有效性。因为签名是安全地绑定至被签名的数据，所以不可能在报告之后，在不破坏签名的情况下改变被签名的数据，从而已经篡改了GPS数据的欺诈者不可能逃脱这种检验请求，而不被检测到。
在所谓的“胖客户端(thick client)”实施方式(其中，在OBU自身内计算费用)的情况下，该机制可以扩展至由智能卡/OBU使用来计算收费费用的GPS数据。
图9示出了针对该胖客户端实施方式的报告系统的示例。
图9中，同样，主机获取传感器数据和GNSS数据，并且执行费用更新(“UpdateCost”)。智能卡不仅执行相关检查(“correlate”)，还对GPS数据进行签名(所示的Hn函数)，并重复地执行该签名函数。
当要执行批下载时(“TxToBackEnd”)，主机获得最末签名的数据Hn(“GetCommit”)，并将更新的费用C2和签名的数据H2发送至后端服务器。
后端服务器处理费用信息(“ProcessCost”)，并随机地提供检验请求(“DataVerificationRequest”)。然后，智能卡/OBU向外部系统发送GPS数据G1，G2以及传感器数据S1，S2。然后，除了检验GPS数据的有效性之外，外部系统还可以检验由智能卡/OBU计算的收费费用的正确性。为了限制私密性侵犯，系统可以提供如下装置：用于向用户通知该用户被请求提供附加信息，以用于实施目的。这种通知与沿道路可能发生的随机警察实施类似。
后端服务器执行证明、相关和费用计算(“ProofCheck”、“CorrelationCheck”、“CostCheck”)。
基本的安全模型依赖于如下增加的困难性：攻击者更加难以以一致方式来篡改GPS数据和传感器数据。也可以假设相比于传感器数据，更容易篡改GPS数据。确实，GPS天线通常是非常暴露的，而传感器数据总线通常难以接入，特别是在OBU很好地集成在车辆环境内的情况下(例如，OEM实现方式)，或者在篡改这些总线会造成针对驾驶员的安全性问题或针对其保险公司的责任问题的情况下。
但是，可以通过以安全方式向智能卡/OBU发送传感器数据，来改进该基本安全模型。例如，可以将里程表或转速表传感器封入篡改证明封装中，并且可以在车辆总线上，连同用于保护传感器数据完整性的密码签名一起发送里程表或转速表值。可以使用传感器封装内包含的密钥来产生签名。虽然这可以提高安全级别，但是该封装不必是抗篡改的。这种尝试可以容易地被对传感器箱(篡改证明)的检查而检测到，并且攻击者难以在篡改之后将该箱恢复到其原始状态，这就足够了。可以通过在已经篡改了该箱的情况下向驾驶员要求高额的责任费，来阻止对箱进行篡改的诱惑。例如，可以在车辆事故之后由保险公司或在常规车辆维护期间由检查组来进行这种检验。
越来越多的激励是将这种“可信传感器”包括在车辆环境内。例如，可以使用可信里程表值来防止在二手车辆市场中篡改里程表。可以使用可信转速表来自动实施速度限制规定。
现在将描述使用轻量智能卡的实施方式的第二示例。
假设轻量智能卡模型的能力不足以执行所有的相关测试和OBU处理。在这种情况下，假设除了智能卡自身之外，OBU还包含主机处理器，该主机处理器执行OBU处理的主要部分(收集数据、可能情况下计算收费费用、向服务器转发数据等)。在该配置中，可以通过将智能卡看作后端服务器的“安全”见证人，来达到类似的安全级别。将实际的相关检查指派给后端服务器，并且智能卡是不易败坏的代理，其必须以安全方式向服务器报告所有观察到的事件。
为此目的，智能卡至少提供数据签名接口。该接口可由主机处理器用来以安全方式向后端服务器指派基于相关的完整性检查。该接口获取GPS或传感器数据(或任何数据)的一个或若干个采样，并产生签名，该签名将给予后端处理器来证明所给数据的完整性和新鲜度。这种签名方案是现有技术中熟知的。
图10示出了报告系统的示例，该系统使用链式签名序列，其中在产生下一事件的签名之前，向下一事件数据追加先前事件的签名。当使用对称密码时，使用链式签名是有利的，这是因为只有该链的起始签名和最末签名必须通信至检验实体(因为检验实体可以重新产生中间签名)。
在该示例中，主机计算机获取GNSS数据，并由智能卡对其进行签名(“SignGPSData”)，智能卡返回签名值Sn。
在每次获取新的传感器数据D或GNSS数据G，T时，智能卡都执行重复的签名。签名的数据根据最近的传感器数据Dn、先前签名的数据Sn-1、以及从最后的GNSS数据获取得到的最近的时间值Tn。
在下载时间点，向后端服务器提供(“TransmitData”)起始签名S0、最末签名、以及传感器数据和GNSS数据(包括时间值)，以进行检验。这检验数据有效性(“VerifyDataValidity”)并计算道路收费费用(“ComputeCost”)。
轻量示例使用诸如SHA-1或SHA-256等算法来计算散列，并使用诸如3DES或AES等对称算法来产生所计算的散列上的签名。理想情况下，所签名的密钥对于每一OBU是唯一的；也将随每个签名而增加的安全计数器追加至要签名的消息，以确保新鲜度。也可以使用其他签名方案，例如基于RSA密码算法的非对称算法，或者椭圆曲线。这些方案也提供了非抵赖性，这在责任问题的情况下令人感兴趣。
在向后端服务器发送签名之前，假设在OBU中将数据存储一段时间。不必要在智能卡的抗篡改存储器中存储GPS和传感器数据。使用上述签名接口对这些数据签名，并将数据及其签名存储在智能卡环境之外的存储器中，这就足够了。签名确保了不能篡改数据。该方案允许对智能卡存储器大小的要求的放松，但是不防止对数据的删除。但是，如果智能卡维护了对迄今为止产生的签名的数目进行计数的计数器，并提供以安全方式返回该计数器值的接口，则可以检测到数据删除。
在该轻量示例中，智能卡简单地对用于消息新鲜度的计数器进行签名，并返回该签名和计数器的值。后端服务器可以规则的间隔请求该计数器，以通过检验该计数器与迄今为止接收到的签名的数目匹配，来检测数据的删除。备选的实施方式使用散列链或签名链，其中每个新产生的签名依赖于先前提交的签名的值。这样，由于后端服务器不能检验被删除的签名之后的签名，所以后端服务器能够检测到对数据及其伴随的签名的任何删除。
智能卡不使用上述用于对GPS数据签名的数据签名接口，而是可以提供特定的GPS数据签名接口。通过该接口提供相同的认证服务，不同之处在于，智能卡也可以解译给定的GPS数据(坐标+卫星时间)，以使得更好的相关检查或提供额外的实施机制。
如上所述，数据签名接口可以用于以安全方式记录和向后端服务器报告任何数据事件。在这种情况下，报告包括数据内容和签名。可以使用相同的接口来以安全方式记录和报告所有处理有关的事件。备选地，智能卡可以提供专用的事件签名接口。该接口管理一组安全计数器，这些计数器随着每次提交的事件而递增。这些计数器典型地存储在智能卡的安全非易失性存储器中。此外，该接口可以用于对一个或多个计数器的当前值产生签名，以进行向后端服务器的安全状态报告。例如，智能卡可以内部调用该接口来以安全方式存储和报告其在内部已经执行的完整性检查的结果。
智能卡也检验、记录和签名时间有关信息。在第一变体中，智能卡使用内置的安全时钟电路。在该情况下，智能卡还将(来自其内部时钟)签名的时间追加至在数据签名接口中签名的数据。然后，该时间被后端服务器使用，例如用于检查GPS数据和转速表数据(速度)之间的相关。当与GPS数据签名结合使用时，智能卡可以读取GPS坐标中包括的时间信息，并在对所提交的数据签名之前，将该时间值与智能卡的内部安全时钟的值相比较。如果两个值不在可接受范围内，则使安全计数器增大，以通知欺诈(例如，通过事件签名接口)。
在另一变体中，智能卡可以在加电时开始内部安全计时器。相比于实现安全时钟，维护这种计时器要容易得多。然后，对该计时器的值签名，并将其追加至由上述接口产生的所有签名。为了区分一个时期(session)与另一时期的时间值(因为该计时器在每次加电之后被复位)，智能卡还在非易失性存储器中维护永久计数器，例如通过在引导启动时调用一次事件签名接口，来在每次加电时递增该永久计数器。当与GPS数据签名接口结合使用时，智能卡可以计算两个最末提交的GPS坐标之间的延迟，并将该延迟与通过其安全计时器测量的经过的时间进行比较。如果值太不相同了，则有欺诈嫌疑。
除了使用安全内部计时器，还可以使用现有技术中的已知技术来实现安全时钟。例如，主机处理器可以向智能卡通知其将要向后端服务器请求当前时间。该智能卡通过寄存计时器的当前值来进行反应。当接收到该请求时，后端服务器对当前时间进行签名，并将结果通信返回至主机处理器，该主机处理器将其转发给智能卡。智能卡检验签名，并使用其内部计时器来计算请求与响应之间的延迟。该延迟与接收到的时间一起存储，该延迟是当前时间准确性的指示。
最后，在没有安全时钟或安全计时器的情况下，或者在安全时钟或安全计时器之外，智能卡可以结合GPS数据签名接口，存储最末提交的GPS坐标中包含的时间信息的值，并强制针对下一提交的GPS坐标的时间信息更高，或者更好但是严格意义上更高，以迫使时间流动(例如，如果系统每秒钟探测一次GPS前端，则智能卡可能要求GPS坐标时间值至少以0.9秒而不同)。这机制也可以通过使用另一时间信息源并与其进行相关来增强。例如，智能卡可以提供用于与来自GSM网络的时间信息进行相关的接口。
此外，无论智能卡何时对事件进行签名(使用上述签名接口之一)，都将最末提交的GPS坐标时间与所提交的数据一起追加和签名，从而将GPS流与其他数据流(传感器、完整性检查事件......)交织。后端服务器使用该信息来执行对GPS数据的基于相关的完整性检查。例如，可以将GPS流与来自GSM接收机的信息进行交织(与GSM网络的相关)。可以用数据签名接口对小区ID以及GSM时间进行签名。稍后，服务器可以使用该信息并向网络运营商请求确认。
该机制本身不会防止交织的事件被删除。为此目的，智能卡可以管理内部计数器，该内部计数器随着由前述签名接口中任意接口产生的每个签名而递增。将该计数器追加至数据，然后与数据一起进行签名和存储。后端服务器使用该计数器来检查所报告的事件的确以给定序列而记录，并且事件之间没有遗漏(事件“顺序性”证明)。
如果车辆环境还包括可以通过车辆通信总线向板上单元发送安全的传感器数据的安全传感器(例如安全里程表)，则可以进一步增强上述方案的安全性。在这种情况下，可以使智能卡对GPS数据进行签名是条件性的，是在以规则间隔接收真实的传感器数据时。该传感器数据的安全交换依赖于可以在轻量智能卡中容易实现的现有技术的认证和数据完整性协议，例如使用挑战-响应协议。在上述实施示例中，智能卡在允许对GPS数据签名的每个请求之前，必须首先与安全传感器执行这种挑战-响应协议。这样，对于GPS数据和传感器数据的同时性提供了额外确保。
智能卡的存在还改进了与实施单元(例如路旁单元或警察实施单元)的交互。的确，在基本实施方式中，路旁单元(RSU)简单地检测行驶通过的车辆，并尝试与车辆OBU连接以检验其存在并且是活跃的。为了防止通信期间的篡改，在RSU与OBU中的智能卡之间建立安全通信信道。例如，可以通过使智能卡使用密钥(RSU能够检验针对该密钥的签名)(例如，预先共享的密钥或PKI基础设施)对来自RSU的随机挑战进行签名，来给出存在和活跃的证明。在该证明不正确的情况下，或者在RSU没有在指定延迟内接收到回复的情况下，RSU拍摄车辆许可牌照的照片并将该照片转发给警察实施单元。
但是，对上述建立的攻击在于，虽然其证明了OBU是活跃的，但是没有证明OBU所使用的GPS数据是正确的，也没有证明OBU确实正在收集这种数据。为了对抗该攻击，在所谓的“瘦客户端”场景中的典型解决方案是记录所检测的OBU的ID，并将该ID提交给道路定价后端服务器，以进行相关检查(即，检查OBU是否确实在该给定时间报告了接近RSU的存在)。由于存在对私密性的侵犯，所以这种解决方案在“胖客户端”场景中是不可设想的。
可以使用上述GPS数据签名来很好地解决上述问题。为此，智能卡可以具有暂存存储器，该暂存存储器应该存储向使用GPS数据签名接口的智能卡提交的最末GPS坐标中的一个或多个。每次智能卡接收到来自RSU的活跃性证明请求时，智能卡都以安全方式向RSU发送这些坐标。然后，RSU通过将这些坐标与其自身坐标进行比较，检验OBU GPS数据的正确性。安全性证明依赖于如下事实：通过RSU实施测试的唯一途经是向智能卡提交正确的GPS坐标，以及始终向后端服务器报告向智能卡提交的所有GPS坐标(否则，将会被后端服务器检测为GPS数据事件链中的遗漏事件)。此外，由于不向外部服务器提交OBU坐标，因此尊重了驾驶员的私密性。相同的技术也可以用于瘦客户端场景中，降低后端服务器上的负载。
发送最末GPS坐标中的多个提供了攻击对抗，其中攻击者基于来自实施RSU的检测实施请求，选择性地激活OBU。但是，该对抗措施可以进一步简化。确实，由于智能卡的抗篡改性，可以将处理的一部分指派给智能卡，从而降低了不得不同时检查多辆车的RSU的处理负载。为此，智能卡以安全方式维护计数器，该计数器指示在最末中断(即，掉电，或GPS信号丢失)之前接收到的GPS定位点的数目。将使用GPS数据签名的每个新提交的GPS坐标与最末的GPS坐标相比较，只有在两个坐标最多以最大合理值彼此相距时，才将计数器递增。
基于车辆最大速度(例如，最大100m/s)和/或加速度(例如，与先前的速度测量最大多10m/s)、以及GPS坐标探测的频率(例如，每秒1个定位点)，定义该合理值。如果距离太大，则假设中断，并将计数器复位回到0。当接收到来自RSU的检验请求时，智能卡发送最后提交的GPS坐标以及计数器的值。然后，RSU检查最末的GPS坐标在RSU自身的GPS坐标的合理范围内，并且计数器大于预定阈值(例如，针对1/s的GPS频率探测，阈值30要求：对于120km/s的平均车速，使GPS至少在最后一公里上是活跃的)。
如果智能卡也能够访问安全时钟或安全计时器，或者维护包含最末提交的GPS坐标时间在内的变量，则可以通过还存储最末GPS信号中断的时间(即，测量自最末终端以来的GPS活跃时间)，进一步改进实施检查。在这种情况下，基于所计算的两个连续GPS坐标之间的距离来检测GPS信号中断，或者当在这两个坐标之间时间上跳跃太大时，检测到GPS信号中断。然后将最末GPS信号中断的时间发送给实施RSU，实施RSU还将该时间与最小阈值相比较。
为了减小可能是由于实施RSU附近暂时缺少GPS信号而导致的错误肯定判断的比率，RSU也可以将来自给定车辆的数据与相同时间段中其他车辆的数据进行比较。实施RSU的区域中的暂时GPS存储意味着，所有或大多数车辆将报告不正确的GPS数据以及/或者将报告在阈值之下的计数器值或GPS激活时间。实施系统可以使用该信息来检测全局GPS故障，并且在检验失败比率过高时不进行惩罚。
备选地，如果RSU具有嵌入式GPS接收机，则RSU也可以在检测到全局GPS故障时(例如，通过比较其GPS接收机的输出与参考值)，暂缓惩罚。
如上提及了使用GSM定位作为外部信号的一个来源，以用于相关。这假设了道路收费运营商与移动网络运营商达成合作协议，因为只有后者知道所有小区天线的位置，并且需要该信息来执行三边测量。
但是，可以进一步扩展该基本机制。确实，道路收费板上单元可以收集其附近区域的所有基站ID，并将该信息连同由GPS前端给出的当前车辆位置一起发送给道路收费服务器。然后，道路收费服务器可以通过计算对相同给定基站ID进行报告的所有车辆的平均位置，来推测每个基站的位置。该机制是一种自学习图机制，其在时间上是鲁棒的，因为该机制可以自动适应移动网络基础设施的变化。该机制不需要与移动网络运营商的任何合作协议。
对RDS/FM/SI/SI信号的使用遵循与上述扩展的三边测量方案原理相同的原理。板上单元从这些信号捕获唯一ID，并将该ID连同板上单元的当前位置信息一起发送给道路收费服务器。道路收费服务器首先收集该信息，以自动构建所有这些信号的定位图(localizationmap)。当构建了该图时，服务器可以通过与该图进行相关，来检验给定车辆的GPS信息的完整性。
还应该注意，对于未来的软件无线电装置，会更加容易以几行代码形式捕获所有信息。
航海/航空信号的典型示例是VHF全向测距(VOR)标准。该信号包含相位信号、天线ID以及发射天线的位置。由于相位信号，板上单元可以非常准确地推测发射天线的方向。板上单元可以使用该信息来检验来自GPS前端的GPS信息确实与接收到的VOR信号的方向一致。
如果接收到两个或更多个VOR信号，则可以进一步扩展该机制。在这种情况下，板上单元可以非常精确地计算其当前位置，并将该结果与来自GPS前端的结果相比较。
上述示例中使用的智能卡可以简单地仅用于扣减英里数，不用于其他服务。但是，使用更一般的电子钱包可以允许用户使用针对附加服务的金额。
实施可以是固定的或移动的。在任一种情况下，对车辆许可牌照进行拍摄捕获。DSRC(专用短程通信)系统是潜在的可能技术，正在开发用于询问OBU(板上单元)的DSRC应用。例如，如果车辆行驶通过实施控制点，则拍摄许可牌照的相片，并记录时间。将该信息发送至实施办公室，在此将许可牌照与智能卡ID相联系。
将实施办公室GPS数据和智能卡ID相结合可以揭示在控制时刻板上单元是否是有效的。更加先进的询问需要更多的实时处理，以及经由GPRS(通用分组无线服务)向OBU发送附加的查询。
应该进行预防，以便可以证明实施系统在询问时是经过校准的。
在上述道路收费系统中，所有基础设施都可用于执行具有清算服务的直接在线支付。
支付应用是驻留在智能卡(例如，Java多应用卡)中的分离软件应用。通过GSM基础设施进行至清算交易所的通信。卡上的金额可以是道路收费金额，而不是真正的钱数。在这种情况下，通过在前注册将支付加载到卡中。也可以使用电子现金(例如，荷兰电子现金系统，称为“Chip-Knip Proton”)。真正的钱数存储在智能卡上。
在系统上存储电子现金可以允许在运行中对可能的第三方服务(例如，基于定位的服务)进行支付。
任何道路收费系统都存在多种类似的要求，本发明的系统可以满足这些要求。
该系统需要由政府强制实行，这将带来如下需求：由授权当局对将在市场上出售的单元进行合格证明。
需要传统和OEM解决方案，来实现竞争和改进翻新。这意味着系统解决方案应该是容易安装的(优选地，不需要安装)。如果需要安装，则针对每个车辆品牌，需要定制的解决方案。然后，对于已在市场上的车辆，可以在售后服务中进行安装。对于新的车辆，可以进行生产线或OEM安装方案。
计费精度典型地需要在1％内。道路收费很可能是基于较长周期的(例如，半年或1年)，这允许了对偏离进行平均。
私密性和安全性问题是首要顾虑，上面论述了这些问题。预付费系统更容易满足私密性和安全性需求。
定价结构需要是动态的，可更新的。
用户必须知道定价信息，但是上文假设了可以对用户要求某个动作以使定价结构呈现。
系统很可能是结构化的，以使每年针对每个驾驶员，该州的平均收入与现有税收产生的收入是可比较的。
上述系统可以满足这些要求。多种附加特征和修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims (21)

1.一种道路收费系统，包括具有卫星导航接收机(52)的车载单元，卫星导航接收机(52)实现位置跟踪功能，其中该系统还包括：
确定装置(34；40)，用于基于位置跟踪信息来确定车辆行驶路径；
一个或多个传感器(54，56，57，58，60，61，62)，用于检测与卫星导航信号无关的本地车辆状况，所述本地车辆状况取决于车辆的绝对位置或车辆位置的改变；以及
验证装置，用于使用传感器信息对位置跟踪信息的真实性进行验证。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，本地车辆状况包括车辆的运动，验证装置用于检验第一和第二位置跟踪地点之间相差与从传感器信号导出的位置改变相对应的量。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，传感器(54，56，57，58，60，61，62)用于测量如下中的一个或多个：
车辆速度；
车辆转向角；
车辆行驶距离；
油箱水平。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，本地车辆状况包括本地环境状况，验证装置用于检验在由位置跟踪功能给出的地点处的相应环境状况与传感器(54，56，57，58，60，61，62)检测到的本地环境状况一致。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，传感器(54，56，57，58，60，61，62)用于测量如下中的一个或多个：
雨水水平；
温度；
环境光水平；
车辆头灯或尾灯输出。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，本地车辆状况包括在车辆附近广播的无线信号，验证装置用于检验所检测的无线信号与位置跟踪功能给出的地点一致。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，传感器(54，56，57，58，60，61，62)用于检测如下中的一个或多个：
FM无线电传输的RDS信号；
DVB或DAB广播的SI数据；
移动电话信号；
预定频率上的无线电信号电平；
航海和航空信号；
WiFi接入点信号。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，传感器用于检测移动电话信号，所述系统还包括移动电话接收机(54)。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，移动电话接收机(54)实施位置跟踪功能，验证装置检验移动电话接收机(54)的位置跟踪信息与卫星导航接收机(52)的位置跟踪信息之间的对应性。
8.根据前述权利要求之一所述的系统，其中，车载单元还包括用于存储收费支付信息的第一存储设备。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，第一存储设备存储用于后计费的收费值。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，存储设备存储预付的收费值。
11.根据权利要求8，9或10所述的系统，其中，存储设备存储道路定价数据。
12.根据前述权利要求之一所述的系统，还包括用于存储传感器信息的存储设备。
13.一种对由车载单元提供的位置跟踪信息进行验证的方法，车载单元具有卫星导航接收机(52)，该方法包括：
基于由车载单元提供的位置跟踪信息，确定车辆行驶路径；
检测与卫星导航信号无关的本地车辆状况，所述本地车辆状况取决于车辆的绝对位置或车辆位置的改变；以及
使用传感器信息对位置跟踪信息的真实性进行验证。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，本地车辆状况包括车辆的运动，所述验证包括：检验第一和第二位置跟踪地点之间相差与从传感器信号导出的位置改变相对应的量。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，检测本地车辆状况包括测量如下中的一个或多个：
车辆速度；
车辆转向角；
车辆行驶距离；
油箱水平。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，本地车辆状况包括本地环境状况，所述验证包括：检验在由位置跟踪信息给出的地点处的相应环境状况与本地环境状况一致。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，检测本地车辆状况包括测量如下中的一个或多个：
雨水水平；
温度；
环境光水平；
车辆头灯或尾灯输出。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，本地车辆状况包括在车辆附近广播的无线信号，所述验证包括：检验所检测的无线信号与位置跟踪信息给出的地点一致。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，检测本地车辆状况包括检测如下中的一个或多个：
FM无线电传输的RDS信号；
DVB或DAB广播的SI数据；
移动电话信号；
预定频率上的无线电信号电平；
航海和航空信号；
WiFi接入点信号。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，检测本地车辆状况包括：检测移动电话信号。
21.根据权利要求20所述的方法，包括在车载单元的移动电话接收机中实施位置跟踪功能，其中
所述验证包括：检验移动电话接收机的位置跟踪信息与卫星导航接收机的位置跟踪信息之间的对应性。
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