CN103235968A - 一种车载电子标签的防拆卸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载电子标签的防拆卸方法。车载电子标签在安装时，通过防拆装置与所安装车辆唯一绑定。本发明的防拆装置为易碎纸基板的集成电路，易碎纸基板上有芯片的连接线圈，易碎纸被撕揭时线圈被破坏，电路无法工作。电子标签安装到车辆上时，防拆装置也一同安装在电子标签附近，双方通过无线通信方式确认彼此的验证码。车载电子标签进行电子收费交易时，首先与防拆装置通信，确认绑定关系后进行正常交易；如果防拆装置被破坏，或者与电子标签的距离超过设定的范围，无法进行通信验证时，电子标签处于拆卸状态。本发明可以解决有效避免车载电子标签被非法使用或者非法拆卸以及使用中出现误提示信息等技术问题。

Description

一种车载电子标签的防拆卸方法

技术领域

本发明涉及智能交通领域电子收费系统中的车载电子标签应用技术，更具体地说，涉及车载电子标签的防拆卸方法。

背景技术

电子不停车收费（Electronic Toll Collection，ETC）系统是智能交通系统（Intelligent Transport Systems，ITS）的一项重要应用。ETC系统是由ETC天线和车载电子标签通过无线通信的方式实现计费交易的，通信协议采用专用短程通信（Dedicated Short Range Communication，简称DSRC）协议，其处理过程为：ETC天线(Road Side Unit，简称RSU）发射周期性的下行BST（Beacon Service Table，信标服务表）信号，安装有车载电子标签（或车载单元，On-Board Unit，简称OBU）的车辆驶入ETC收费区域时，收到BST信号，返回VST（Vehicle Service Table，车辆服务表）信号。VST信号中包含有车载电子标签的MAC（Media Access Control，媒体访问控制）地址、序列号和其他信息。天线收到VST信号之后，首先与车载电子标签进行加密认证，认证通过后进行ETC收费交易，完成计费操作并控制车道栏杆动作。ETC交易通信结束后，天线发射结束指令，然后继续发射周期性的下行BST信号，等待后续车辆的驶入。整个电子收费过程在很短的时间内自动完成，车辆无需停车即可完成收费交易。

在电子收费系统中，只有发行后的车载电子标签才能够和车道天线进行收费交易。发行是指给车载电子标签建立必要的文件系统、替换密钥数据、写入所安装的车辆信息和其他信息。在车载电子标签安装完成后，还需要激活电子标签，方法是采用专用设备将电子标签安全（Embedded Secure Access Module，简称ESAM）模块存储区的防拆卸字节设置为“激活”状态，电子标签即可使用。在使用过程中，如果车载电子标签被非法安装到其他车辆使用，或者从安装位置脱落，则电子标签自带的防拆卸装置复位，触发电子标签的微处理器将安全模块的防拆卸字节信息设置为“已拆卸”状态。拆卸信息字节为“已拆卸”状态的电子标签所安装车辆时经过ETC车道收费站时，无法正常工作，需要重新确认激活才能继续使用。。

目前车载电子标签的防拆卸方式主要为机械方式，防拆卸装置有“微动开关”或“键程感应模块”等形式。图1给出一种电子标签的杆式防拆装置的原理示意图，001为电子标签壳体，电子标签内置杆002、按键003、键程感应模块004，其中键程感应模块能够分辨按键的按下与松开两种状态。标签安装到车辆上之后，杆002的外侧端顶在车辆前挡风玻璃和标签壳体的粘胶上，内侧按压标签内的按键003，触发键程感应模块004电路连通。当电子标签被拆卸时，杆向外弹出，标签内的按键被放开，此时键程感应模块断开，触发电子标签的微处理器005，将电子标签安全模块（ESAM模块）006的拆卸信息字节变为已拆卸状态对应的数值，电子标签变为已拆卸状态。

车载电子标签在初次安装时，由粘胶贴并固定到前车窗玻璃内侧，之后安装人员通过专业设备将电子标签激活，激活后电子标签的安全模块的防拆卸字节为激活状态，电子标签可正常使用。激活后的车载电子标签在于车道天线进行ETC交易时，防拆卸字节会包含在VST数据中返回给车道天线，车道天线根据防拆卸字节的内容判断车载电子标签是否被拆卸。如果防拆卸字节为激活状态，则正常进行ETC收费交易。

如果电子标签被拆卸，或者从安装位置脱落，则防拆卸装置复位，触发微处理器将电子标签安全模块的防拆字节设置为拆卸状态，车道天线收到该字节信息时，认为该电子标签被非法拆卸，无法进行正常的ETC交易，应该重新激活才能使用。

电子标签安装时，拆卸字节的激活是通过专用设备以加密DSRC通信的方式实现的；而电子标签被拆卸时，拆卸字节的复位由机械装置触发微处理器设置，无加密步骤。处于已拆卸状态的电子标签，其防拆装置失效，只能在此激活后，防拆装置才起作用。

车载电子标签目前的机械防拆方式，在车载电子标签安装不牢固、粘胶由于人为无意碰撞等因素导致电子标签脱落时，触发电子标签拆卸字节被设置为“已拆卸”状态。为了避免这种无意动作导致的误提示信息，需要设计更可靠的防拆方案。

应该注意，上面对目前常规技术的说明只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本发明的目的是提供一种车载电子标签的防拆卸方法，以解决有效避免车载电子标签被非法使用或者非法拆卸以及使用中出现误提示信息等技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种车载电子标签的防拆卸方法，在车载电子标签的基础上，增加一个与该车载电子标签通过无线通信方式交换数据的防拆装置，其中，所述车载电子标签为电子收费车载通信单元，安装在汽车前部玻璃内侧；所述防拆装置的核心为易碎纸基板的集成电路，易碎纸基板上有芯片的连接线圈，该易碎纸基板被粘贴在车载电子标签附近；车载电子标签安装时，防拆装置也一同安装，电子标签确认与防拆装置的绑定关系；车载电子标签在进行电子收费交易时，先与防拆装置通信，读取防拆装置的数据，如果验证正确，确认绑定关系后进行正常交易；如果防拆装置被破坏，或者与车载电子标签的距离超过设定的范围，车载电子标签读取防拆装置验证数据失败，车载电子标签被认为处于拆卸状态，无法进行正常的电子收费交易。

所述车载电子标签和防拆卸装置通过无线方式进行通信，通信接口包括900MHz、433M、13.56M的RFID方式，蓝牙，红外，2.4GHz和5.8GHZ频段的WLAN等；

所述车载电子标签和防拆卸装置的绑定是在安装时在电子标签内部存储区预置绑定信息实现的，绑定信息可以是防拆卸装置的集成电路序列号，或者预存的固定数据。

所述车载电子标签在交易时，读取防拆卸装置的绑定信息并验证，可以是明文数据验证，或者密文数据验证。

明文验证的方法是，电子标签读取防拆装置返回的数据明文是否与电子标签安装时内存区域预置的信息一致，若一致则验证成功，否则验证失败。密文验证的方法是：车载电子标签读取防拆卸装置中的数据，并按照一定的加密算法，以读取的数据为输入，计算出验证码，将验证码和车载电子标签预存的数据进行比较，相同则认证通过，否则认证失败。

如果防拆装置被破坏，或者与电子标签的距离超过设定的范围，读取防拆装置验证数据失败，电子标签处于拆卸状态，在进行电子收费交易时，电子标签返回给收费车道天线的数据中，防拆卸字节数据为“已拆卸”状态，无法进行正常交易。

所述电子标签和防拆装置之间的绑定和认证方式，既可以是电子标签对防拆装置的单向绑定和认证的模式，也可以是电子标签和防拆装置双向绑定和认证的方式。双向绑定是指，防拆装置中也预置有电子标签的绑定信息，绑定信息可以是电子标签的序列号、逻辑链路地址或者唯一设定的数值，防拆卸装置收到电子标签的验证信息后，先验证其绑定信息，如果验证正确则返回对应的验证数据，否则不返回数据或者返回验证错误的信息，表示验证失败。

本发明具有如下优点：1、有效避免车载电子标签被非法使用或者非法拆卸；2、防拆装置的安装和拆卸方式设计不会由于人为无意碰撞等因素导致电子标签脱落而出现误提示信息。

附图说明

图1是传统的一种车载电子标签的机械防拆方式的原理图；

图2是本发明车载电子标签和防拆装置安装位置示意图；

图3是本发明防拆装置结构示意图。

图4是本发明的一个工作流程图。

图中编号：100是汽车车辆、101是安装车载电子标签的位置、102、103、104是安装防拆装置易碎纸基板的粘贴位置、201是易碎纸基板、202是带有特定加密算法的IC集成电路、203是导电线圈。

具体实施方式

下面以一般的车载电子标签为例，参照附图来对本发明的方法和装置进行说明。但应该注意的是，本发明的应用场景不限于附图中示出的几种情形。

一般车载电子标签安装在前车玻璃内侧靠近中间后视镜的地方，如图2所示的101的位置。防拆装置为易碎纸基板的集成电路，易碎纸基板粘贴在车载电子标签附近的车窗玻璃内侧102、103、104的位置，和车载电子标签的距离不超过1米。易碎纸基板也可粘贴在车辆前部玻璃内侧的平台上，防拆装置的安装以不妨碍视线和操作为宜。

防拆装置的核心为无源RFID器件，其结构如图3所示，201为易碎纸基板，背面有胶，易于粘贴，202为带有特定加密算法的IC集成电路，依附与易碎纸基板的导电线圈203与集成电路芯片202连接，构成集成电路的工作回路。导电线圈在纸质基材损毁时一同损毁，线圈损毁时集成电路断路，芯片启动自毁程序，一同损毁，使防伪标的上的集成电路只能一次性使用，保密性好，安装和制造成本也较低，不影响车辆其他设备和行车安全。

车载电子标签安装时，防拆装置也一同安装，电子标签确认与防拆装置的绑定关系。车载电子标签和防拆装置利用射频信号及其空间耦合、传输特性，进行非接触式通信交换数据以实现相互验证。通信方式包括：900MHz、433M、13.56M的RFID方式，蓝牙，红外，2.4GHz和5.8GHZ频段的WLAN等；。

防拆装置为无源设备（Passive Tag，无源标签或被动标签），凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息。

车载电子标签和防拆装置的通信原理是：车载电子标签发射特定频率的无线电信号给防拆装置，防拆装置的IC电路收到后根据预定的算法对收到的信号进行计算，并输出相应的无线信号，车载电子标签接收响应数据数据，并作相应的处理。

所述车载电子标签和防拆装置的加密通信方式有三种：

一种是明文序认证的方式，即车载电子标签发射验证请求数据；防拆装置收到后，返回验证码；车载电子标签收到验证响应数据，和本地存储数据进行对比，验证正确后正常工作，否则设置电子标签为已拆卸状态。

第二种是明文+随机认证码的方式，即车载电子标签发射固定长度的验证请求数据（例如序列号信息）和随机生成的一串数据；防拆装置收到后，根据特定加密算法，返回计算后的数据；车载电子标签收到响应数据，和本地存储数据与发射的随机数进行对比，验证正确后正常工作，否则设置电子标签为已拆卸状态。随机生成的数据是指，在每次验证时，可以随机改变。

第三种是加密验证的方式，即车载电子标签发射验证请求数据；防拆装置收到后，根据特定加密算法，返回计算后的数据；车载电子标签收到响应数据，和本地存储数据进行对比，验证正确后正常工作，否则设置电子标签为已拆卸状态。

所述加密算法包括TDES/3TDES算法、MD5等标准加密算法。

本发明的一种实施方式的处理流程如图4所示，描述如下：

1.初始化注册301，

将防拆装置芯片中的唯一识别号和相关信息加密写入车载电子标签的特定存储区，即将电子标签和防拆装置唯一绑定。

2.安装时验证302，

当车载电子标签完成初始化，首次被安装到车辆上时，防拆装置一起安装到车辆内部，不粘胶牢固粘贴在车窗玻璃下部或者仪表盘上，距离电子标签不超过1米。

在车载电子标签安装到车辆上时，首先用手持设备将车载电子标签防拆字节数值设置位为“未拆卸”模式，然后与电子标签进行模拟交易测试。测试方法是手持设备向电子标签发射BST无线信号，如果电子标签收到后，首先和防拆装置在交易前进行验证，验证成功后返回VST信号，手持设备收到VST信号，检验其返回的序列号是否和安装时记录的一致，若一致则安装完毕。

3.工作时身份识别303，

安装后的车载电子标签，在通过ETC车道，与车道天线通信时，首先进行防拆验证。

电子标签收到唤醒BST信号后，首先发射验证码，读取防拆装置返回的验证信息，并和本地保存信息对比304，如果二者相同，则车载电子标签进行正常工作305；否则，车载电子标签进行身份识别验证失败后的异常处理306，即将电子标签的防拆卸字节设置为已拆卸状态，无法正常交易。

实施例1：

本实施例中，电子标签工作状态由ESAM模块中的拆卸信息用一个字节（八位比特）表示，其中高四位在本发明中不作具体的定义（默认为0000），低四位数值的含义如表格1所示：

电子标签的拆卸字节为“00H”时（H表示16进制数据），表示标签已被拆卸；拆卸字节为“01H”时，表示标签正常工作。

本实施例中，ETC车载电子标签的唯一识别号为：MAC地址，该号码为4个字节的16进制数据，如00:00:00:01。

本实施例的处理步骤如下：

1.ETC车载电子标签在安装前，将所安装车辆的关键信息写入车载电子标签，ETC车载电子标签的序列号作为防拆验证的凭据。

2.ETC车载电子标签安装时，手持设备将电子标签激活，电子标签的拆卸字节变为“01H”。

3.ETC车载电子标签在收费站进行电子不停车（ETC）收费时，电子标签被唤醒之后，首先与防拆装置通信，读取防拆装置返回数据，并和本地信息进行验证，如果验证通过，则ETC车载电子标签正常交易；否则ETC车载电子标签将拆卸字节置位，拆卸字节变为“00H”，该信息发送给收费站的天线，天线根据拆卸字节判断本次交易是否正常进行。

上述验证过程，如果采用第一种明文验证的方式，则详细数据为：

1）、车载电子标签发射自身MAC地址00000001给防拆装置；

2）、防拆装置返回验证码，即自身序列号0909220000000025。

3）、车载电子标签根据本地保存的防拆装置序列号，和防拆装置返回的数据进行对比，相同则认证通过，否则为不通过。

上述验证过程，如果采用第二种明文+随机认证码验证的方式，则详细数据为：

1）、车载电子标签发射自身MAC地址00000001和随机数序列12345678给防拆装置；

2）、防拆装置根据自身序列号0909220000000025和ETC设定加密密钥0000000000000000，按照TDES算法，计算出本地加密密钥为E97EB5FFA4C8F3D7。

3）、防拆装置用本地加密密钥，对车载电子标签发射的数据进行加密运算，运算后获得的数据为C9F075C03E77C0EA，防拆装置返回该数据的最后3个字节77C0EA给车载电子标签；

4）、车载电子标签根据本地保存的防拆装置序列号，和防拆装置返回的数据进行对比，相同则认证通过，否则为不通过。

上述验证过程，如果采用第三种加密验证的方式，则详细数据为：

1）、车载电子标签发射数据为0123456789abcdef给防拆装置；

2）、防拆装置根据自身序列号0909220000000025和ETC设定加密密钥000000000000000，按照TDES算法，计算出本地加密密钥为E97EB5FFA4C8F3D7。

3）、防拆装置用本地加密密钥，对车载电子标签发射的数据进行加密运算，运算后获得的数据为5B781826440E9A92，防拆装置返回该数据的最后3个字节0E9A92给车载电子标签；

4）、车载电子标签根据本地保存的防拆装置序列号，按照同样的加密算法计算出加密后的数据，和防拆装置的计算结果进行对比，相同则认证通过，否则为不通过。

电子标签和防拆装置也可以采用双向认证的方式，双向认证时，防拆装置在收到电子标签的验证请求并返回数据前，对电子标签的验证请求数据进行确认，如果确认成功则返回数据，否则不返回数据或者返回验证失败的信息。由于双向认证费时较长，且防拆装置的成本较高，因此推荐采用单向认证的方式。

本发明中的每个电子标签和防拆装置的序列号、本地加密密钥都是唯一的。通过电子防拆装置的数据验证的方式，确认车载电子标签和所属安装车辆的唯一性，保证电子标签的正常使用。

在所述的说明和附图中，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，使其相对于在依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件变得更大。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。此外，在附图中，类似的标号表示几个附图中对应的部件，并可用于指示多于一种实施方式中使用的对应部件。

Claims (7)

1.一种车载电子标签的防拆卸方法，其特征在于，在车载电子标签的基础上，增加一个与该车载电子标签通过无线通信方式交换数据的防拆装置，其中，所述车载电子标签为电子收费车载通信单元，安装在汽车前部玻璃内侧；所述防拆装置为易碎纸基板的集成电路，易碎纸基板上有芯片的连接线圈，该易碎纸基板被粘贴在车载电子标签附近；车载电子标签安装时，防拆装置也一同安装，电子标签确认与防拆装置的绑定关系；车载电子标签在进行电子收费交易时，先与防拆装置通信，读取防拆装置的数据，如果验证正确，确认绑定关系后进行正常交易；如果防拆装置被破坏，或者与车载电子标签的距离超过设定的范围，车载电子标签读取防拆装置验证数据失败，车载电子标签处于拆卸状态，无法进行正常的电子收费交易。

2.根据权利要求1所述的车载电子标签的防拆卸方法，其特征在于，所述车载电子标签和防拆卸装置通过无线方式进行防拆数据验证通信，通信接口包括900MHz、433M、13.56M的RFID方式，蓝牙，红外，2.4GHz和5.8GHZ频段的WLAN等；

3.根据权利要求1所述的车载电子标签的防拆卸方法，其特征在于，所述车载电子标签和防拆卸装置的绑定是在安装时在电子标签内部存储区预置绑定信息实现的，绑定信息可以是防拆卸装置的集成电路序列号，或者预存的固定数据。

4.根据权利要求1所述的车载电子标签的防拆卸方法，其特征在于，所述车载电子标签在交易时，读取防拆卸装置的绑定信息并验证，可以是明文数据验证，或者密文数据验证。

5.根据权利要求4所述的车载电子标签的防拆卸方法中的验证方法，其特征在于，所述车载电子标签进行密文验证的方法是：车载电子标签读取防拆卸装置中的数据，并按照一定的加密算法，以读取的数据为输入，计算出验证码，将验证码和车载电子标签预存的数据进行比较，相同则认证通过，否则认证失败。

6.根据权利要求1所述的车载电子标签的防拆卸方法，其特征在于，所述电子标签和防拆装置之间的绑定和认证方式，既可以是电子标签对防拆装置的单向绑定和认证的模式，也可以是电子标签和防拆装置双向绑定和认证的方式。

7.根据权利要求1所述的车载电子标签的防拆卸方法，其特征在于，如果防拆装置被破坏，或者与电子标签的距离超过设定的范围，读取防拆装置验证数据失败，电子标签处于拆卸状态，在进行电子收费交易时，电子标签返回给收费车道天线的数据中，防拆卸字节数据为“已拆卸”状态，无法进行正常交易。

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