CN113011870A - 通过etc天线进行用户卡圈存的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过ETC天线进行用户卡圈存的方法及装置，所述方法包括：向OBU发送圈存初始化指令并接收OBU返回的第一初始信息，第一初始信息包括OBU上用户卡对应的发行方编码信息、卡片合同序号信息；将发行方编码信息和卡片合同序号信息发送至卡签发行系统，以查询圈存信息，圈存信息包括圈存金额和圈存认证码；接收卡签发行系统返回的圈存信息，并将圈存信息发送至OBU进行认证和余额改写；接收OBU返回的圈存成功信息并生成圈存流水信息，将圈存流水信息发送至卡签发行系统。所述方法基于ETC车道中的路侧单元运行，能够直接在车辆行驶通过ETC车道的过程中调取车道圈存服务并完成圈存动作，极大简化了用户的圈存操作步骤。

Description

通过ETC天线进行用户卡圈存的方法及装置
技术领域
本发明涉及ETC交易通信技术领域，尤其涉及一种通过ETC天线进行用户卡圈存的方法及装置。
背景技术
ETC(Electronic Toll Collection电子不停车收费系统)，已经大量应用于高速公路或桥梁自动收费。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站ETC车道上的微波天线之间进行的专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过高速公路或桥梁收费站无需停车而能交纳高速公路或桥梁费用的目的。
ETC用户卡分为两种，储值卡和记账卡，记账卡只要后台账户充值即可用于通行费用支付，储值卡要先进行账户充值再对相关卡片圈存(将充值金额写入卡内过程)，特别企业用户，会对账户内多个储值卡进行计划圈存进行分配，由各个司机各自去圈存。
目前的储值卡圈存方式主要有两种，一是去营业厅现场办理业务，缺点是临柜办理业务，需要去现场，客户办理不够便捷；二是通过手机APP，通过手机自带的读卡设备进行写入，优点是可以自助办理，但是并非所有手机都具有对储值卡进行读写的硬件设备，而且，这需要人为进行复杂操作，效率交底，且容易出错。
发明内容
本发明实施例提供了一种通过ETC天线进行用户卡圈存的方法及装置，以解决现有技术中ETC储值卡圈存流程复杂的问题。
本发明的技术方案如下：
一方面，本发明提供一种通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，其特征在于，包括：
向OBU(On Board Unit，车载单元)发送圈存初始化指令并接收所述OBU返回的第一初始信息，所述第一初始信息包括所述OBU对应的发行方编码信息、卡片合同序号信息；
将所述发行方编码信息和所述卡片合同序号信息发送至卡签发行系统，以查询圈存信息，所述圈存信息包括圈存金额和圈存认证码；
接收所述卡签发行系统返回的圈存信息，并将所述圈存信息发送至所述OBU进行认证和余额改写；
接收所述OBU返回的圈存成功信息并生成圈存流水信息，将所述圈存流水信息发送至所述卡签发行系统。
在一些实施例中，将所述发行方编码信息和所述卡片合同序号信息发送至卡签发行系统之后，还包括：
接收所述卡签发行系统在未查询到圈存信息时返回的终止圈存指令，并基于所述终止圈存指令停止圈存。
在一些实施例中，接收所述卡签发行系统返回的圈存信息，并将所述圈存信息发送至所述OBU进行认证和余额改写之后，还包括：
接收所述OBU返回的圈存失败信息，并根据所述圈存失败信息生成冲正信息并发送至所述卡签发行系统。
在一些实施例中，所述方法还包括：
向所述OBU发送消费初始化指令，并接收所述OBU返回的第二初始信息，所述第二初始信息包括卡签余额信息和车辆身份信息；
根据所述卡签余额信息和所述车辆身份信息生成通行费额信息，并结合第二初始信息计算第一消息认证码，将所述第一消息认证码和通行费额信息打包发送至所述OBU，以供所述OBU根据所述第一消息认证码进行消息合法性认证并根据所述通行费额信息进行读写交易；
接收所述OBU返回的第二消息认证码和交易验证码，根据所述第二消息认证码进行消息合法性认证，若合法则将所述交易验证码发送至上级收费系统，以根据预设规则判断所述交易验证码的合法性并完成清分结算。
在一些实施例中，向OBU发送圈存初始化指令并接收所述OBU返回的第一初始信息之前，还包括：
向上级收费系统发送PSAM卡授权申请信息，并接收所述上级收费系统返回的授权信息，以用于与所述OBU进行通信认证。
在一些实施例中，向OBU发送圈存初始化指令并接收所述OBU返回的第一初始信息，还包括：
接收所述OBU返回的第一鉴别码和随机数，所述第一鉴别码是所述OBU采用预设加密算法对该随机数计算得到的；
利用PSAM卡按照预设算法对该随机数计算得到第二鉴别码，若所述第一鉴别码与所述第二鉴别码一致，则将所述发行方编码信息和所述卡片合同序号信息发送至卡签发行系统；若所述第一鉴别码与所述第二鉴别码不一致，则终止圈存。
在一些实施例中，接收所述OBU返回的圈存成功信息并生成圈存流水信息，将所述圈存流水信息发送至所述卡签发行系统之后，还包括：
根据所述圈存成功信息向显示器模块发送提示圈存成功指令，以显示圈存金额。
另一方面，本发明还提供一种用于ETC用户卡圈存的路侧单元，包括交易天线、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述方法的步骤。
另一方面，本发明还提供一种通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，包括：
接收车道系统(Road side unit，路侧单元)发送的发行方编码信息和卡片合同序号信息，根据所述发行方编码信息调取对应发行商的数据库，根据卡片合同序号信息在该数据库中查询圈存金额；
采用加密机对交易信息进行计算得到圈存认证码，以供OBU进行安全认证，所述交易信息包括圈存金额、交易时间和/或卡片合同序号；
将所述圈存金额和所述圈存认证码打包发送至所述车道系统；
接收所述车道系统返回的圈存流水信息，并完成圈存交易结算。
另一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明的有益效果至少是：
本发明所述通过ETC天线进行用户卡圈存的方法及装置中，所述方法基于ETC车道中的路侧单元运行，能够直接在车辆行驶通过ETC车道的过程中，通过路车单元和相应的交易天线调取车道圈存服务并完成圈存动作，极大简化了用户的圈存操作步骤。所述方法依靠现有ETC车道中的设备就能实现，节约成本，不需要新增硬件投入。
本发明的附加优点、目的，以及特征在下面的描述中将部分地加以阐述，且本领域普通技术人员在研究下文后变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过书面说明以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明一实施例所述通过ETC天线进行用户卡圈存的方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例所述通过ETC天线进行用户卡圈存的方法中同步进行通行费用交易的流程示意图；
图3为本发明另一实施例所述通过ETC天线进行用户卡圈存的方法的流程示意图；
图4为车道系统和卡签发行系统的结构示意图；
图5为OBU、RSU、车道系统和卡签发行系统的的连接结构示意图；
图6为本发明一实施例所述通过ETC天线进行用户卡圈存的方法的时序图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。
ETC交易过程中，需要对用户卡进行扣费结算。用户卡的类型包括储值卡和记账卡，记账卡只要后台账户充值即可用于通行费用支付，可以进行透支；储值卡要先进行账户充值再对相关卡片圈存(将充值金额写入卡内过程)。在不同的应用场景下，两种类型的用户卡存在各自的优缺点，记账卡对于人用户更为灵活但不便于企业用户管理。储蓄卡适用于企业用户对下属的多个用户卡进行管理，但实际应用过程中圈存操作必须借助专用设备或元器件，并不便利。例如，对于客运或货运物流企业，一般由公司主体对各车辆的ETC储值卡进行充值，但对特定账户的储值卡进行充值后，还需要进一步由司机到特定营业点办理圈存或采用具有特定读写硬件的设备进行圈存，操作步骤比较繁琐。
为了简化储值卡的圈存操作，本发明提供一种通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，用于在ETC车道系统上(车道系统，Road side unit)运行。需要进一步说明的是，运行本发明所述方法的ETC车道系统还连接用于负责通行费用交易的上级收费系统以及用于管理车载单元上用户卡的卡签发行系统。具体的，车道系统包括用于与OBU进行通信的路侧单元以及车道控制机，路侧单元包括交易天线，该交易天线可以根据实际应用场景的需求，采用5.8GHz频段的射频信号和DSRC协议进行通信，也可以采用13.56MHz频段的射频信号并基于IOS14443规范进行交互。路侧单元通过车道控制机控制工作。上级收费系统是用于进行ETC通行扣费交易的，可以采用单片机、计算机等可以存储和运行程序的电子设备。卡签发行系统是设置在用户卡发行方的，用于管理用户卡信息和圈存数据，卡签发行系统可以采用单片机、计算机等可以存储和运行程序的电子设备。
具体的，本发明所述通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，用于在ETC车道上运行，如图1所示，包括步骤S101～S104：
步骤S101：向OBU发送圈存初始化指令并接收OBU返回的第一初始信息，第一初始信息包括OBU对应的发行方编码信息、卡片合同序号信息。
步骤S102：将发行方编码信息和卡片合同序号信息发送至卡签发行系统，以查询圈存信息，圈存信息包括圈存金额和圈存认证码。
步骤S103：接收卡签发行系统返回的圈存信息，并将圈存信息发送至OBU进行认证和余额改写。
步骤S104：接收OBU返回的圈存成功信息并生成圈存流水信息，将圈存流水信息发送至卡签发行系统。
在步骤S101中，当车载单元OBU进入到路侧单元RSU交易天线的交易范围之内时，由路侧单元向车载单元发送圈存初始化指令，以提示车载单元发起圈存流程。车载单元基于圈存初始化指令获取用户卡的发行方编码信息和卡片合同序号信息，其中，发行方编码信息和卡片合同序号信息可以直接从用户卡中读取，也可以由车载单元的存储器记录并从该存储器中直接获取。发行方编码信息和卡片合同序号信息是用户在办理用户卡时就确定的，可以用于标记用户卡的身份。在另一些实施例中，也可以通过设置特定的ID编码作为用户卡的身份标识，或者直接采用车辆信息、车牌信息作为用户卡的身份标识。
在通信过程中，路侧单元利用交易天线对车载单元进行通信。具体的，车载单元可以采用读写式，包括用户卡和车载微波收发机，用户卡可以采用CPU卡，具有一定的计算、处理和存储数据能力，用于存储用户卡的信息并进行读写通信。车载单元可以基于DSRC(专用短程通信技术)与路侧单元进行通信，主要通信波段采用5.8GHz射频。
在一些实施例中，步骤S101之前，即向OBU发送圈存初始化指令并接收OBU返回的第一初始信息之前，还包括：向上级收费系统发送PSAM卡授权申请信息，并接收上级收费系统返回的授权信息，以用于与OBU进行通信认证。在本实施例中，路侧单元的PSAM卡需要基于授权进行工作，以保障通信交易过程中的安全性。PSAM卡是一种安全模块，用于验证用户卡的合法性，同时保护终端机具的扣款行为，路侧单元设置PSAM卡，该PSAM卡与车载单元上装载的用户卡是一对多的关系，用于进行硬件之间的安全认证。
具体的，步骤S101中，即向OBU发送圈存初始化指令并接收OBU返回的第一初始信息，还包括步骤S1011～S1012：
步骤S1011：接收OBU返回的第一鉴别码和随机数，第一鉴别码是OBU采用预设加密算法对该随机数计算得到的。
步骤S1012：利用PSAM卡按照预设算法对该随机数计算得到第二鉴别码，若第一鉴别码与第二鉴别码一致，则将发行方编码信息和卡片合同序号信息发送至卡签发行系统；若第一鉴别码与第二鉴别码不一致，则终止圈存。
在步骤S102中，路侧单元通过车道控制机将发行方编码信息和卡片合同序号信息发送至卡签发行系统以查询圈存信息。圈存信息可以基于用户在网络端的操作产生的，例如，用户可以登录ETC平台，通过金融渠道向指定的ETC用户卡对应的账户存入圈存金额，ETC平台根据相应的指令产生圈存信息，该圈存信息可以包括圈存金额、卡片合同序号，并基于相关信息采用预设的加密算法计算生成圈存认证码。在另一些实施例中，企业用户可以通过网络端或线下营业网点对名下多数用户卡对应的账户存入圈存金额，并最终由ETC平台生成相应的圈存信息。圈存信息寄存在卡签发行系统的数据库，卡签发行系统不断接收路侧单元返回的通行车辆上装载的用户卡的发行方编码信息和卡片合同序号信息，并对数据库进行检索，以判断通行车辆的用户卡是否存在需要处理的圈存信息。具体的，用于存储圈存信息的数据库按照发行方主体的不同分别建立，通过发行方编码信息进行标记，在一发行方主体对应的数据库中，通过卡片合同序号标记用户卡的身份。在一些实施例中，同一发行方可以建立多个数据库，并配置相应的发行方编码信息。卡签发行系统在查询圈存信息时，先根据发行方编码信息找到相应发行方主体的数据库，再依据卡片合同序号信息查询相应用户卡账户内是否存在需要处理的圈存信息。
路侧单元和卡签发行系统之间采用以太网或专用网络进行通信，卡签发行系统可以设置加密机进行加密通信。
在一些实施例中，步骤S102之后，即将发行方编码信息和卡片合同序号信息发送至卡签发行系统之后，还包括：接收卡签发行系统在未查询到圈存信息时返回的终止圈存指令，并基于终止圈存指令停止圈存。
在本实施例中，当车辆通过ETC车道，卡签发行系统未查询到需要处理的圈存信息时，由卡签发行体统按照预定格式和数据内容生成终止圈存指令并返回至路侧单元，以提示结束圈存流程。
在步骤S103中，路侧单元将卡签发行系统返回的圈存信息发送至车载单元，以对用户卡进行圈存改写。具体的，由路侧单元通过交易天线，以5.8GHz频段信号与车载单元进行通信，传输圈存信息。用户卡为CPU卡，按照约定的算法和规则对圈存信息中的圈存认证码进行验证，判断卡签发行系统的合法性，当认证合法时，按照圈存金额进行圈存改写。
在步骤S104中，车载单元对圈存信息中的圈存认证码完成安全认证，并完成圈存金额的改写后，可以由用户卡生成圈存成功信息，圈存成功信息可以按照预定格式和数据内容生成。进一步地，路侧单元可以根据圈存成功信息，将圈存金额、卡片合同序号、交易时间和/或设备编码等信息生成圈存流水信息，并将圈存流水信息发送至卡签发行系统进行记录以完成结算。
在另一些实施例中，步骤S103之后，即接收卡签发行系统返回的圈存信息，并将圈存信息发送至OBU进行认证和余额改写之后，还包括步骤S105：接收OBU返回的圈存失败信息，并根据圈存失败信息生成冲正信息并发送至卡签发行系统。
在本实施例中，车载单元的圈存操作可能由于通信障碍、设备故障、认证失败或网络延时等原因无法完成，此时车载单元可以生成圈存失败信息以向路侧单元报告。在一些实施例中，路侧单元可以在长时间未接收到车载单元返回的圈存成功信息或圈存失败信息时，自动生成圈存失败信息。基于圈存失败信息，路侧单元生成冲正信息，以对失败的交易进行补救。具体的，卡签发行系统在返回圈存信息之后，就会在主机端标记该圈存信息已经被查询和作业，当车载单元对用户卡写入圈存金额失败时，卡签发行系统依旧标记该用户卡的圈存信息已经被执行，这显然会损害用户的利益。因此，本实施例中，在圈存失败的状态下，由路侧单元返回冲正信息，以使卡签发行系统对交易失败的信息进行重新标记为未处理。
在一些实施例中，圈存失败信息可以进一步包含故障类型，路侧单元在接收到车载单元返回的圈存失败信息时，根据故障类型可以选择重新发送圈存信息至车载单元，也可以选择生成冲正信息并发送至卡签发行系统。例如，当故障类型标记为数据包丢失时，可以选择重新发送圈存信息。若故障类型标记为圈存认证码验证失败时，可以选择生成冲正信息并发送至卡签发行系统。
在一些实施例中，步骤S104之后，即接收OBU返回的圈存成功信息并生成圈存流水信息，将圈存流水信息发送至卡签发行系统之后，还包括：根据圈存成功信息向显示器模块发送提示圈存成功指令，以显示圈存金额。
在本实施例中，通过显示器模块实时显示圈存操作结果，以提示车辆驾驶人员。提示圈存成功指令还可以包括卡签合同序号信息和发行方编码信息等，进一步的，基于使用场景的需求也可以显示其他圈存交易信息。
在一些实施例中，本发明在进行圈存交易的同时，还可以同步进行用于通行费用扣除的复合消费，如图2所示，所述方法还包括步骤S201～S203：
需要强调的是，步骤S201～S203是与步骤S101～S104并行的，其没有特定的先后顺序。
步骤S201：向OBU发送消费初始化指令，并接收OBU返回的第二初始信息，第二初始信息包括卡签余额信息和车辆身份信息。
步骤S202：根据卡签余额信息和车辆身份信息生成通行费额信息，并结合第二初始信息计算第一消息认证码(MAC)，将第一消息认证码和通行费额信息打包发送至OBU，以供OBU根据第一消息认证码进行消息合法性认证并根据通行费额信息进行读写交易。
步骤S203：接收OBU返回的第二消息认证码和交易验证码(TAC，TransactionAuthentication Code)，根据第二消息认证码进行消息合法性认证，若合法则将交易验证码发送至上级收费系统，以根据预设规则判断交易验证码的合法性并完成清分结算。
在步骤S201中，路侧单元向车载单元发送的消费初始化指令，以用于提示进行通行费用扣除和交易的流程。具体的，车载单元基于接收到的消费初始化指令，采集用户卡的余额信息和车辆身份信息以生成第二初始信息，用于路侧单元计算和扣除通信费。具体的，在另一些实施例中，第二初始信息还可以包含车辆信号信息、高速公路入口信息、通行路段信息等，以供路侧单元精确计算通行费额。卡签余额高于通行费额时，直接进行ETC交易，否则进行指示人工交易。
在一些实施例中，步骤S201中的消费初始化指令和步骤S101中的圈存初始化指令可以采用同一条信息指令，车载单元在接收到该信息指令时，同时发起圈存和消费交易步骤。
在步骤S202中，根据卡签余额信息和车辆身份信息生成通行费额信息，并基于车道的PSAM卡计算第一消息认证码(MAC1)，检查某段消息的完整性以及作身份验证。
将第一消息认证码和通行费额信息打包发送至车载单元后，车载单元首先根据第一消息认证码验证消息的完整性，并完成身份验证。再进一步根据通行费额信息对用户卡进行交易读写。
车载单元根据设定算法和规则生成交易验证码(TAC码)，通过将原始交易记录的交易时间和交易金额等数据项进行加密计算而产生的交易验证码，目的是通过生成和验证基于密钥的TAC，能够保证交易记录产生的合法性，防止人为生成交易记录之类的欺诈行为。同时车载单元还通过设定算法计算第二消息认证码(MAC2)，用于验证消息完整性。
在步骤S203中，路侧单元接收车载单元返回的第二消息认证码和交易验证码之后，通过第二消息认证码验证消息完整性和合法性，进一步，将交易验证码发送至上级收费系统验证合法性并完成结算。
另一方面，本发明还提供一种用于ETC用户卡圈存的路侧单元，包括交易天线、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现步骤S101～S104以及步骤S201～S203。
另一方面，本发明还提供一种通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，本方法基于卡签发行系统运行，如图3所示，包括步骤S301～S304：
步骤S301：接收车道系统(Road side unit，路侧单元)发送的发行方编码信息和卡片合同序号信息，根据发行方编码信息调取对应发行商的数据库，根据卡片合同序号信息在该数据库中查询圈存金额。
步骤S302：采用加密机对交易信息进行计算得到圈存认证码，以供OBU进行安全认证，交易信息包括圈存金额、交易时间和/或卡片合同序号。
步骤S303：将圈存金额和圈存认证码打包发送至车道系统。
步骤S304：接收车道系统返回的圈存流水信息，并完成圈存交易结算。
在步骤S301中，卡签发行系统接收路侧单元发送的当前经行车辆上装载的用户卡的发行方编码信息和卡片合同序号信息，根据发行方编码信息调用相应的数据库，根据卡片合同序号信息查询相应的用户卡是否存在需要处理的圈存信息，也即是否存在未处理的圈存金额。
在步骤S302中，卡签发行系统在检索到当前经行车辆上用户卡存在未处理的圈存金额时，由卡签发行系统端的加密机对交易信息按照约定的算法和规则计算生成圈存认证码，以供用户卡判断卡签发行系统的合法性。
在步骤S303和S304中，卡签发行系统将圈存金额和圈存认证码打包发送至路侧单元后，由路侧单元将圈存金额和圈存认证码发送至车载单元经行认证和读写交易。进一步的，路侧单元接收车载单元返回的圈存成功信息，生成圈存流水信息并发送至卡签发行系统。圈存流水信息可以包括圈存交易结果、圈存金额、圈存时间、交易设备编码等信息。卡签发行系统根据圈存流水信息完成结算。
另一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤S101～S104、步骤S201～S203以及步骤S301～304。
下面结合一实施例具体说明：
如图4所示，一种通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，基于车道系统和卡签发行系统运行，其中，车道系统包括车道RSU(路侧单元)、通过网口通讯连接的内置车道收费软件的车道控制机、连接车道控制机的显示器以及栏杆机等机电设备组成。车道RSU与工控机一般采用网口通讯方式、使用TCP传输协议。卡签发行系统包括内置发行软件的服务器和加密机。卡签发行系统对外通过专用网络提供OBU及IC卡片的一次发行和个性化服务，使用Http协议。其中，车道RSU包括交易天线，能够与经行车辆的车载单元进行5.8GHz射频通信。圈存交互过程主要涉及车道系统和卡签发行系统，车道系统通过专用网络与卡签发行系统进行数据通讯，采用http通讯协议、使用JSON格式作为传输规范，具体字符编码方式使用UTF-8编码。
具体的，参照图5，卡签发行系统中，ETC发行程序由加密机应用驱动支持运行，并设有发行编程接口(API，Application Programming Interface)，即γ接口，卡签发行系统通过数据链路层基于以太网或专用网络连接车道控制机。车道控制机中，ETC交易程序由RSU应用驱动支持运行，并设有应用编程接口，即β接口，车道控制机通过数据链路层基于以太网或专用网络连接路侧单元。路侧单元设置有SAM卡，其中RSU应用程序可以基于DSRC应用层、DSRC数据链路层和DSRC物理层运行。通过5.8GHz射频的α接口以DSRC协议与车载OBU进行通信。车载OBU中，OBU应用程序运行ETC应用数据、OBU密钥等，并基于DSRC应用层、DSRC数据链路层和DSRC物理层运行。
进一步地，RSU与OBU之间：通过5.8GHz频段的射频信号进行数据通讯，使用DSRC协议。因目前用户卡的圈存都是使用读卡器完成，使用的是13.56MHz频段及IOS14443规范进行数据交互。所以RSU与OBU之间，DSRC协议需要增加圈存指令，即使用TransferChannel数据帧携带圈存相关的APDU指令。RSU与车道收费系统之间，使用专用收费局域网进行通信，TCP通用网络通讯协议，数据格式使用的是专用的《PC-RSU接口协议》，但目前接口规范没有涵盖圈存接口，需要依据接口规范新增圈存接口。车道收费系统与发行系统，现有技术中没有数据交互和通讯连接。需要重新编写接口规范，采用http通讯协议、使用JSON格式作为传输规范，具体字符编码方式使用UTF-8编码，另外采用MD5签名的方式保证数据的合法性。参照图6所示，所述通过ETC天线进行用户卡圈存的方法的步骤包括如下内容：
OBU唤醒后，车道系统读取OBU的车辆信息(密文+鉴别码1)，RSU使用车道PSAM卡(ETC行业安全认证模块)进行数据解密，然后PSAM卡使用解密后的车辆信息以及随车辆信息返回的随机数进行认证运算得到鉴别码2，车道系统会使用车道PSAM卡计算出的辨别码2与OBU发送的鉴别码1对比，以认证OBU的合法性。
读取OBU的信息后，车道系统将发行方编号、卡片合同序列号等信息发送至卡签发行系统进行数据核实，用于认证当前OBU文件信息的合法性。
OBU圈存阶段，(1)车道系统发送圈存初始化指令给OBU，OBU返回卡片的初始信息。(2)车道系统获取OBU发送的卡片合同序列号、发行方编码等信息，并发送至卡签发行系统获取圈存认证码，发行系统使用加密机进行计算得到认证码。(3)车道系统发送圈存指令(携带圈存金额、圈存认证码)给OBU，OBU使用既定规则判断圈存认证码的合法性(即判定卡签发行系统的合法性)，然后完成圈存操作。
OBU复合消费的过程中，(1)车道系统向OBU发送复合消费初始化指令，OBU返回卡片初始信息。(2)车道系统依据卡片初始信息，使用车道PSAM卡计算MAC1(第一消息认证码)，并将包含MAC1的消费数据返回给OBU。(3)OBU依据规则通过MAC1判断车道系统的合法性，若判断车道系统合法，则完成复合消费操作，并返回MAC2(第二消息认证码)和TAC码(交易验证码)，(4)车道系统使用PSAM卡按照既定规则判断MAC2的合法性，从而确认当前复合消费返回数据的合法性。(5)卡签发行系统使用既定规则判定TAC码的合法性，从而完成OBU通行费的清分结算。
综上所述，本发明所述通过ETC天线进行用户卡圈存的方法及装置中，所述方法基于ETC车道中的路侧单元运行，能够直接在车辆行驶通过ETC车道的过程中，通过路车单元和相应的交易天线调取车道圈存服务并完成圈存动作，极大简化了用户的圈存操作步骤。所述方法依靠现有ETC车道中的设备就能实现，节约成本，不需要新增硬件投入。
本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，其特征在于，包括：
向OBU发送圈存初始化指令并接收所述OBU返回的第一初始信息，所述第一初始信息包括所述OBU上用户卡对应的发行方编码信息、卡片合同序号信息；
将所述发行方编码信息和所述卡片合同序号信息发送至卡签发行系统，以查询圈存信息，所述圈存信息包括圈存金额和圈存认证码；
接收所述卡签发行系统返回的圈存信息，并将所述圈存信息发送至所述OBU进行认证和余额改写；
接收所述OBU返回的圈存成功信息并生成圈存流水信息，将所述圈存流水信息发送至所述卡签发行系统。
2.根据权利要求1所述的通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，其特征在于，将所述发行方编码信息和所述卡片合同序号信息发送至卡签发行系统之后，还包括：
接收所述卡签发行系统在未查询到圈存信息时返回的终止圈存指令，并基于所述终止圈存指令停止圈存。
3.根据权利要求1所述的通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，其特征在于，接收所述卡签发行系统返回的圈存信息，并将所述圈存信息发送至所述OBU进行认证和余额改写之后，还包括：
接收所述OBU返回的圈存失败信息，并根据所述圈存失败信息生成冲正信息并发送至所述卡签发行系统。
4.根据权利要求1所述的通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，其特征在于，所述方法还包括：
向所述OBU发送消费初始化指令，并接收所述OBU返回的第二初始信息，所述第二初始信息包括卡签余额信息和车辆身份信息；
根据所述卡签余额信息和所述车辆身份信息生成通行费额信息，并结合第二初始信息计算第一消息认证码，将所述第一消息认证码和通行费额信息打包发送至所述OBU，以供所述OBU根据所述第一消息认证码进行消息合法性认证并根据所述通行费额信息进行读写交易；
接收所述OBU返回的第二消息认证码和交易验证码，根据所述第二消息认证码进行消息合法性认证，若合法则将所述交易验证码发送至上级收费系统，以根据预设规则判断所述交易验证码的合法性并完成清分结算。
5.根据权利要求1所述的通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，其特征在于，向OBU发送圈存初始化指令并接收所述OBU返回的第一初始信息之前，还包括：
向上级收费系统发送PSAM卡授权申请信息，并接收所述上级收费系统返回的授权信息，以用于与所述OBU进行通信认证。
6.根据权利要求5所述的通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，其特征在于，向OBU发送圈存初始化指令并接收所述OBU返回的第一初始信息之后，还包括：
接收所述OBU返回的第一鉴别码和随机数，所述第一鉴别码是所述OBU采用预设加密算法对该随机数计算得到的；
利用PSAM卡按照预设算法对该随机数计算得到第二鉴别码，若所述第一鉴别码与所述第二鉴别码一致，则将所述发行方编码信息和所述卡片合同序号信息发送至卡签发行系统；若所述第一鉴别码与所述第二鉴别码不一致，则终止圈存。
7.根据权利要求1所述的通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，其特征在于，接收所述OBU返回的圈存成功信息并生成圈存流水信息，将所述圈存流水信息发送至所述卡签发行系统之后，还包括：
根据所述圈存成功信息向显示器模块发送提示圈存成功指令，以显示圈存金额。
8.一种通过ETC天线进行用户卡圈存的方法，其特征在于，包括：
接收车道系统发送的发行方编码信息和卡片合同序号信息，根据所述发行方编码信息调取对应发行商的数据库，根据卡片合同序号信息在该数据库中查询圈存金额；
采用加密机对交易信息进行计算得到圈存认证码，以供OBU进行安全认证，所述交易信息包括圈存金额、交易时间和/或卡片合同序号；
将所述圈存金额和所述圈存认证码打包发送至所述车道系统；
接收所述车道系统返回的圈存流水信息，并完成圈存交易结算。
9.一种用于ETC用户卡圈存的路侧单元，包括交易天线、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
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