CN113361348B - 一种基于v2x的安全交通标志勘误方法及系统 - Google Patents
一种基于v2x的安全交通标志勘误方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113361348B CN113361348B CN202110572841.XA CN202110572841A CN113361348B CN 113361348 B CN113361348 B CN 113361348B CN 202110572841 A CN202110572841 A CN 202110572841A CN 113361348 B CN113361348 B CN 113361348B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- traffic sign
- vehicle end
- cloud
- information
- safe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims description 123
- 230000006854 communication Effects 0.000 claims description 53
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 52
- 238000011835 investigation Methods 0.000 claims description 42
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 21
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 15
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 claims description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 13
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
- G06F21/10—Protecting distributed programs or content, e.g. vending or licensing of copyrighted material ; Digital rights management [DRM]
- G06F21/16—Program or content traceability, e.g. by watermarking
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
- G06F21/60—Protecting data
- G06F21/64—Protecting data integrity, e.g. using checksums, certificates or signatures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Technology Law (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioethics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于V2X的安全交通标志勘误方法和系统，通过在普通交通标志图像内嵌入数字水印信息从而生成安全交通标志，车辆在行驶过程中，采集交通标志的图像信息时，同时会采集车辆端的地理位置信息，在安全交通标志的判断勘误阶段，不仅要基于数字水印信息判断安全交通标志图像是否被非法涂改、篡改，也要比对车辆端的地理位置信息和数字水印信息内包含的该安全交通标志所要安放的地理位置信息，以解决安放位置不正确或被非法移动位置后的安全交通标志图像的判断勘误问题；车辆端还对在实际地点的道路上发现交通标志，但在地图信息里相应位置未发现交通标志或所述发现的交通标志内容有误的情况进行核对、查证和勘误处理。
Description
技术领域
本发明涉及交通标志勘误与V2X车联网技术领域，具体涉及一种基于V2X的安全交通标志勘误方法及系统。
背景技术
交通标志，是用文字或符号传递引导、限制、警告或指示信息的道路设施。又称道路标志、道路交通标志。交通标志是实施交通管理、保证道路交通安全、顺畅的重要措施。交通标志分为主要标志和辅助标志。其中，主要标志包括限速标志、警告标志、禁令标志、指示标志、指路标志等几种。
车用无线通信技术（Vehicle to Everything, V2X）是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术，是一系列车载通讯技术的总称。V2X主要包括车与车（Vehicle toVehicle,V2V）、车与交通路侧基础设施之间（Vehicle to Infrastructure,V2I）、车与行人（Vehicle to Pedestrian, V2P）、车与网络（Vehicle to Network, V2N）等几种模式。
自动驾驶汽车，又称无人驾驶汽车，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车依靠视觉计算、人工智能、各种车载雷达、监控装置和全球定位系统及高精度地图等协同合作实现自动驾驶。
交通标志对于自动驾驶汽车来说非常重要，因为汽车，包括自动驾驶汽车，必须按照交通标志的指示进行驾驶活动。自动驾驶汽车通过车载摄像头对交通标志信息进行捕获。但是，实际的交通标志可能出现人为或非人为原因的缺失、交通标志的内容可能被非法涂改篡改、交通标志还可能被非法挪动到另一个位置，这些问题会欺骗自动驾驶汽车的基于视觉的感知系统，会让自动驾驶汽车出现误判，可能造成重大的人身或财产损失。另外，高精度地图内的地图信息内的交通标志信息也可能出现缺失或内容错误，也可能从另一个方面影响自动驾驶汽车的安全。
如何结合V2X车联网技术，及时发现和快速处理实际道路交通标志可能出现的人为或非人为原因的缺失、被非法涂改篡改、安放位置不正确或被非法移动位置等情况，以及及时发现和纠正用于自动驾驶导航的高精度地图内的交通标志信息可能出现的缺失或内容错误，避免给自动驾驶汽车带来危害，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，从而提供一种基于V2X的安全交通标志勘误方法及系统，通过运用数字水印技术对交通标志从源头上进行改进，并结合车联网技术对安全交通标志进行判断和勘误，使得安全交通标志的勘误既安全可靠、又及时高效。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是： 一种基于V2X的安全交通标志勘误方法，包括以下步骤：
车辆端实时判断是否拍摄到交通标志，所述交通标志分为普通交通标志和安全交通标志两种，所述安全交通标志为在普通交通标志上嵌入数字水印后的交通标志，所述数字水印包括普通交通标志图像的第一云端数字摘要、所述安全交通标志的目标安放点的位置信息及上述数字摘要和位置信息的第一云端数字签名；
当拍摄到交通标志后，基于所述数字水印和所述交通标志的图像判断所述交通标志是否为合法安全交通标志，若为合法安全交通标志，则基于车辆端当前行驶位置判断所述合法安全交通标志的安放位置是否正确；在所述交通标志为非法安全交通标志或所述合法安全交通标志的安放位置不正确时，则进入第一响应状态，以将所述交通标志变更为合法安全交通标志，或将所述合法安全交通标志的安放位置变更为所述目标安放点的位置信息所对应的位置；否则基于所述交通标志的图像判断车辆端地图信息中的安全交通标志信息是否正确，并在所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息不正确时，进入第二响应状态，以根据所述交通标志更新所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息；所述安全交通标志信息包括数字水印信息和普通交通标志图像所含的交通标志信息；
当未拍到交通标志时，判断所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处是否存在安全交通标志信息，在所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处存在安全交通标志信息时，进入第三响应状态，以核实车辆端当前行驶位置处是否应该存在交通标志，以及核实所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息是否应该存在。
基于上述，基于所述数字水印和所述交通标志的图像判断所述交通标志是否为合法安全交通标志的具体步骤如下：
步骤S1，车辆端在行驶过程中在拍摄到交通标志后，向云端交管服务器请求数字水印密钥；所述云端交管服务器用其私钥对所述数字水印密钥加密后发送给所述车辆端；所述车辆端用所述云端交管服务器的公钥进行解密，得到所述数字水印密钥；
步骤S2，所述车辆端使用所述数字水印密钥识别所述交通标志的图像内所含的数字水印；
如果数字水印识别失败，则判定所述交通标志为非法安全交通标志，并生成数字水印识别失败消息，结束判断；
如果数字水印识别成功，则判定所述交通标志为安全交通标志，并从所述交通标志的图像中提取数字水印信息，获得所述第一云端数字摘要、所述安全交通标志的目标安放点的位置信息和所述第一云端数字签名；
步骤S3，所述车辆端根据所述第一云端数字摘要和所述安全交通标志的目标安放点的位置信息，对所述第一云端数字签名进行签名判断；
如果对所述第一云端数字签名验签失败，则判定所述安全交通标志为非法安全交通标志，并生成第一云端数字签名判断失败消息，结束判断；
如果对所述第一云端数字签名验签成功，则判定所述安全交通标志是完整的未被篡改的、并且是由所述云端交管服务器签发的合法安全交通标志；
基于车辆端当前行驶位置判断所述合法安全交通标志的安放位置是否正确的具体步骤如下：
步骤S4，所述车辆端将所述车辆端的当前行驶位置信息与所述安全交通标志的目标安放点的位置信息进行比对：
如果两者的位置距离的误差超过所设定的位置误差阈值范围，则判定所述合法安全交通标志的安放位置不正确，并生成安全交通标志错误安放消息；
如果两者的位置距离的误差在设定的位置误差阈值范围内，则判定所述合法安全交通标志的安放位置正确。
基于上述，第一响应状态包括如下步骤：
当判定所述交通标志为非法安全交通标志且生成数字水印识别失败消息后，所述车辆端对所述数字水印识别失败消息、所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第一车端数字签名，然后将所述数字水印识别失败消息、所述车辆端的当前行驶位置信息和所述第一车端数字签名组成安全交通标志身份不合法勘误通知发送给云端交管服务器，以使得所述云端交管服务器接收到所述安全交通标志身份不合法勘误通知后，基于所述数字水印识别失败消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第一车端数字签名进行验签，并在验签成功后，通知负责交通标志管理的相关部门对所述交通标志是否确实为安全交通标志以及所述安全交通标志的完整性是否被破坏、是否被涂改篡改进行查证、核实和/或相应处理，以将所述交通标志变更为合法安全交通标志；
当判定所述交通标志为非法安全交通标志且生成第一云端数字签名判断失败消息后，所述车辆端对所述第一云端数字签名判断失败消息、所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第二车端数字签名，然后将所述第一云端数字签名判断失败消息、所述车辆端的当前行驶位置信息和所述第二车端数字签名组成安全交通标志身份不合法勘误通知发送给所述云端交管服务器，以使得所述云端交管服务器接收到组成安全交通标志身份不合法勘误通知后，基于所述第一云端数字签名判断失败消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第二车端数字签名进行验签，并在验签成功后，通知负责交通标志管理的相关部门对所述安全交通标志的完整性是否被破坏、是否被涂改篡改进行查证、核实和/或相应处理，以将所述交通标志变更为合法安全交通标志；
当判定所述合法安全交通标志的安放位置不正确且生成安全交通标志错误安放消息后，所述车辆端对所述安全交通标志错误安放消息、所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第三车端数字签名，然后将所述安全交通标志错误安放消息、所述车辆端的当前行驶位置信息和所述第三车端数字签名组成安全交通标志身份不合法勘误通知发送给所述云端交管服务器，以使得所述云端交管服务器接收到组成安全交通标志身份不合法勘误通知后，基于所述安全交通标志错误安放消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第三车端数字签名进行验签，并在验签成功时根据所述车辆端的当前行驶位置信息，通知负责交通标志管理的相关部门对所述安全交通标志的位置进行查证、核实和/或相应处理，以将所述合法安全交通标志的安放位置变更为所述目标安放点的位置信息所对应的位置。
基于上述，基于所述交通标志的图像判断车辆端地图信息中的安全交通标志信息是否正确的具体步骤如下：
判断所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处是否存在安全交通标志信息，若不存在，则判定所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息不正确；若存在，则进一步将所述安全交通标志与所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处存在的安全交通标志信息进行比对，当两者不一致时，判定所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息不正确，否则判定所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息正确。
基于上述，所述第二响应状态包括如下步骤：
所述车辆端对所述安全交通标志的图像生成第一车端数字摘要，并对所述第一车端数字摘要和所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第四车端数字签名；
所述车辆端将所述安全交通标志的图像、所述车辆端的当前行驶位置信息和第四车端数字签名组合成地图信息错误勘误通知发送给云端地图服务器，以使得所述云端地图服务器接收到所述地图信息错误勘误通知后，基于所述安全交通标志的图像生成第一地图端数字摘要，并结合所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第四车端数字签名进行验签，在验签成功时，根据所述交通标志更新其地图信息内的对应位置的安全交通标志信息，并向所述车辆端推送最新地图数据，以更新所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息。
基于上述，第三响应状态包括如下步骤：
所述车辆端生成实际安全交通标志不存在消息，并对所述实际安全交通标志不存在消息以及所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第五车端数字签名，然后将所述实际安全交通标志不存在消息、所述车辆端的当前行驶位置信息和所述第五车端数字签名组合成安全交通标志不存在勘误通知分别发送给所述云端交管服务器和云端地图服务器，以使得所述云端交管服务器接收到所述安全交通标志不存在勘误通知后，基于所述实际安全交通标志不存在消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第五车端数字签名进行验签，并在验签通过时对所述车辆端的当前行驶位置处是否应该存在安全交通标志进行查证、核实和/或相应处理；同时使得所述云端地图服务器接收到所述实际安全交通标志不存在的勘误通知后，基于所述实际安全交通标志不存在消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第五车端数字签名进行验签，并在验签成功时对所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处的交通标志是否应该存在安全交通标志信息进行查证、核实和/或相应处理。
基于上述，在进行安全交通标志标志勘误之前，还包括以下步骤：
步骤01，由负责交通标志管理的相关部门规划、设计普通交通标志图像、并且确定安全交通标志的目标安放点的位置信息，然后，将所述普通交通标志图像、安全交通标志的目标安放点的位置信息提供给云端交管服务器；
步骤02，所述云端交管服务器基于所述图像普通交通标志图像生成第一云端数字摘要，然后基于所述第一云端数字摘要和安全交通标志的目标安放点的位置信息生成第一云端数字签名；所述云端交管服务器生成所述数字水印密钥；
步骤03，所述云端交管服务器将所述第一云端数字摘要、所述安全交通标志的目标安放点的位置信息和所述第一云端数字签名作为参数，生成第一数字水印；然后结合所述数字水印密钥，将所述第一数字水印嵌入到普通交通标志的图像内，生成所述安全交通标志图像；
步骤04，所述云端交管服务器按照交通标志的印刷和制作规范将所述安全交通标志图像生成安全交通标志；
步骤05，负责交通标志管理的相关部门根据所述安全交通标志的目标安放点的位置信息将所述安全交通标志安放到相应的位置。
本发明第二方面一种基于V2X的安全交通标志勘误系统，包括云端地图服务器、云端交管服务器和至少一个车辆端；所述车辆端分别与所述云端交管服务器和所述云端地图服务器无线通信连接；所述云端交管服务器与所述云端地图服务器通过网络通信连接；
所述云端交管服务器包括云端数字水印生成模块，所述云端数字水印生成模块用于生成数字水印并基于数字水印密钥将所述数字水印嵌入到普通交通标志图像内从而生成安全交通标志；所述数字水印包括所述普通交通标志图像的第一云端数字摘要、所述安全交通标志的目标安放点的位置信息及上述数字摘要和位置信息的第一云端数字签名；
所述云端地图服务器为所述云端交管服务器和所述车辆端提供地图及地图的更新和/或升级服务，所述地图内包含安全交通标志信息，所述安全交通标志信息包括数字水印信息和普通交通标志图像所含的交通标志信息；
所述车辆端包括车端判断模块、车端数字水印识别模块、摄像头模块、车端地图模块和车载定位模块；所述车端地图模块用于为所述车辆端提供车辆端地图信息；所述车载定位模块用于获取所述车辆端的当前行驶位置信息；所述摄像头模块用于采集交通标志图像，所述交通标志图像包括所述普通交通标志图像和所述安全交通标志图像；所述车端数字水印识别模块用于对所述交通标志内嵌的所述数字水印进行识别、提取和/或判断；
所述车端判断模块用于在所述摄像头模块未拍到交通标志的图像时，判断所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处是否存在安全交通标志信息；以及用于在所述摄像头模块拍到交通标志的图像时，基于所述数字水印和所述交通标志的图像判断所述交通标志是否为合法安全交通标志，并在为合法安全交通标志时，进一步基于车辆端当前行驶位置判断所述合法安全交通标志的安放位置是否正确；以及在所述合法安全交通标志的安放位置正确时，进一步判断所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息是否正确；还用于根据不同判断结果进入不同响应状态，以对交通标志和车辆端地图信息进行查证、核实和/或相应处理；
所述云端交管服务器、所述云端地图服务器和所述车辆端中分别设置有用于提供签名验签运算和加解密运算功能的安全模块；所述安全模块的密码服务功能包括生成随机数、数字签名运算、数字签名验签运算、加解密运算、生成会话密钥和生成数字摘要；所述安全模块为安全智能芯片；所述安全模块内还设置安全存储区。
所述云端交管服务器还包括数字证书模块，所述数字证书模块为所述云端交管服务器、所述车辆端和所述云端地图服务器生成并保存相应的公钥证书，所述数字证书模块通过离线或在线方式将所述云端交管服务器的公钥证书、所述车辆端的公钥证书、所述云端地图服务器的公钥证书分别写入所述车辆端的安全模块和所述云端地图服务器的安全模块内；所述云端交管服务器、所述车辆端和所述云端地图服务器各自保存与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥。
具体的，所述云端交管服务器、所述云端地图服务器和所述车辆端的安全存储区内各自保存有与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥。所述数字证书模块还维护证书撤销列表，提供证书撤销列表查询功能。
基于上述，所述车辆端还包括车端5G通信模块和车端短距离直接通信模块，所述车辆端通过所述车端5G通信模块与所述云端交管服务器和所述云端地图服务器无线通信连接；
所述车辆端通过所述车端短距离直接通信模块与其它车辆端通信连接；
当判定所述交通标志为合法安全交通标志且所述合法安全交通标志的安放位置正确时后，所述车辆端Vi生成安全交通标志识别判断成功消息，然后对所述安全交通标志识别判断成功消息、所述车辆端Vi的当前行驶位置信息进行数字签名生成第六车端数字签名；
所述车辆端Vi通过所述车端短距离直接通信模块将所述安全交通标志识别判断成功消息、所述车辆端Vi的当前行驶位置信息、所述第六车端数字签名和所述车辆端Vi的公钥证书发送给在所述车端短距离直接通信模块通信范围内的其它车辆端Vj,i和j为自然数，且j≠i；
当其它车辆端Vj的摄像头模块捕获到所述车辆端Vi的当前行驶位置附近的交通标志的图像时，其它车辆端Vj基于所述车辆端Vi的公钥证书、所述交通标志识别判断成功消息和所述车辆端Vi的当前行驶位置信息对所述第六车端数字签名进行验签，如果验签成功，则不再重复对捕获到的交通标志的图像进行判断勘误；如果验签失败，则对捕获到的交通标志的图像进行判断勘误。
基于上述，所述摄像头模块包括第一摄像头、第二摄像头、交通标志识别模块、光感应模块和补光模块；所述第一摄像头用于采集所述车辆端驾驶时的视频信息；所述第二摄像头用于对交通标志进行拍照；所述交通标志识别模块对所述第一摄像头采集的所述视频信息进行实时识别，如果在所述视频信息内识别到交通标志图像信息，则调用所述第二摄像头对所述交通标志进行拍照；所述光感应模块用于在所述第二摄像头拍照时感应光线的强弱是否合适，并根据需要调用所述补光模块进行补光；所述补光模块用于在所述第二摄像头拍照时进行补光。
本发明具有如下积极效果：
第一，本发明在普通交通标志图像内嵌入数字水印信息从而生成安全交通标志，其中，数字水印信息包括普通交通标志图像的摘要信息、安全交通标志的目标安放点的位置信息和云端交管服务器对上述信息进行数字签名后的签名信息；通过对云端交管服务器对交通标志图像的摘要信息、安全交通标志所要安放的地理位置信息的签名信息的判断，可以确定该安全交通标志的图像内容是否完整、是否被涂改篡改，并且可以确认是否由所述云端交管服务器所签发；这从源头上可以解决对被非法涂改、篡改后的交通标志图像的判断勘误问题，因为这些非法操作在安全交通标志的判断勘误阶段是能被判断出来，并及时通知负责交通标志管理的相关部门前往查证和处理；
第二，本发明的车辆端的摄像头模块采集交通标志的图像信息时，同时会采集车辆端的地理位置信息，在安全交通标志的判断勘误阶段，不仅要判断安全交通标志图像是否被非法涂改、篡改，也要比对车辆端的地理位置信息和数字水印信息内包含的该安全交通标志所要安放的地理位置信息，这样也解决了安放位置不正确或被非法移动位置后的安全交通标志图像的判断勘误问题，因为一旦安全交通标志安放位置不正确或被非法移动位置，这种情况在安全交通标志的判断勘误阶段也是能被判断出来，并及时通知负责交通标志管理的相关部门前往查证和勘误处理；
第三，本发明的车辆端对在地图信息里某位置具有交通标志而在实际地点的道路上未发现交通标志的情况（即实际道路交通标识缺失的情况）进行核对处理，及时通知所述云端地图服务器和所述云端交管服务器进行查证和勘误处理；
第四，本发明的车辆端还对在实际地点的道路上发现交通标志，但在地图信息里相应位置未发现交通标志或所述发现的交通标志内容有误的情况（即地图信息里交通标识信息缺失或内容有误的情况）进行核对处理，及时通知所述云端地图服务器进行查证和勘误处理；
第五，在车辆端与云端交管服务器和云端地图服务器间相互通信时，对相互的通信信息进行了签名与判断，从而保证了通信过程中信息的完整性与发送方身份的真实性；
第六，当车辆端的数量大于等于2时，车辆端中只要有一个车辆端成功地识别判断了安全交通标志，则在附近的车辆端之间可以通过车端短距离直接通信模块共享判断结果，有效地减少了信息的重复上报，节约网络流量，避免由于过多的重复上报而造成网络拥塞和增加服务器端计算开销，从而大大提高了对交通标志的判断勘误的效率。
综上所述，本发明所提供的基于V2X的安全交通标志勘误系统及方法，通过运用数字水印技术对交通标志从源头上进行改进，并结合V2X车联网技术进行判断和勘误，有效地解决了现有技术的不足，使得交通标志的勘误既安全可靠、又及时高效，具有突出的实质性特点和显著的进步。
附图说明
图1为本发明所述基于V2X的安全交通标志勘误系统的第一个实施例的架构示意图。
图2为本发明安全交通标志生成过程的示意图。
图3为本发明数字水印提取过程的示意图。
图4为本发明基于V2X的安全交通标志勘误系统的第二个实施例的架构示意图。
图5为本发明基于V2X的安全交通标志勘误系统的第三个实施例的架构示意图。
图6为本发明一个实施例的摄像头模块的示意图。
图7为本发明的所述基于V2X的安全交通标志勘误方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本发明，本发明还可以采用其它的不同于在此描述的实施例的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明实施例一种基于V2X的安全交通标志勘误系统，如图1所示，包括云端地图服务器、云端交管服务器和至少一个车辆端；所述车辆端分别与所述云端交管服务器和所述云端地图服务器无线通信连接；所述云端交管服务器与所述云端地图服务器通过网络通信连接；
所述云端交管服务器包括云端数字水印生成模块，如图2所示，所述云端数字水印生成模块用于生成数字水印并基于数字水印密钥将所述数字水印嵌入到普通交通标志图像内从而生成安全交通标志；其中，普通交通标志包括限速标志、警告标志、禁令标志、指示标志、指路标志；所述数字水印包括所述普通交通标志图像的第一云端数字摘要、所述安全交通标志的目标安放点的位置信息及上述数字摘要和位置信息的第一云端数字签名；所述数字水印密钥用于作为数字水印插入和提取时的参数；所述数字水印密钥由所述云端交管服务器生成；
所述云端交管服务器还可以包括云端数字水印识别判断模块；所述云端数字水印识别判断模块用于对所述安全交通标志内嵌的所述数字水印进行识别、提取和/或判断；
所述云端交管服务器还包括交通标志存储模块。
所述云端地图服务器为所述云端交管服务器和所述车辆端提供地图及地图的更新和/或升级服务，所述地图内包含安全交通标志信息，所述安全交通标志信息包括数字水印信息和普通交通标志图像所含的交通标志信息；所述地图所含的信息包括但不限于道路信息；所述地图包括高精度地图信息；
所述车辆端包括车端判断模块、车端数字水印识别模块、摄像头模块、车端地图模块和车载定位模块；所述车端地图模块用于为所述车辆端提供车辆端地图信息；所述车辆端地图信息包括高精度地图信息；所述车载定位模块用于获取所述车辆端的当前行驶位置信息；所述摄像头模块用于实时拍摄交通标志，获得交通标志图像，所述交通标志图像包括所述普通交通标志图像和所述安全交通标志图像；所述车端数字水印识别模块用于对所述交通标志内嵌的所述数字水印进行识别、提取和/或判断，具体提取过程如图3所示；
所述车端判断模块用于在所述摄像头模块未拍到交通标志的图像时，判断所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处是否存在安全交通标志信息；以及用于在所述摄像头模块拍到交通标志的图像时，基于所述数字水印和所述交通标志的图像判断所述交通标志是否为合法安全交通标志，并在为合法安全交通标志时，进一步基于车辆端当前行驶位置判断所述合法安全交通标志的安放位置是否正确；以及在所述合法安全交通标志的安放位置正确时，进一步判断所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息是否正确；还用于根据不同判断结果进入不同响应状态，以对交通标志和车辆端地图信息进行查证、核实和/或相应处理；
所述云端交管服务器、所述云端地图服务器和所述车辆端中分别设置有用于提供签名验签运算和加解密运算功能的安全模块；
所述安全模块的密码服务功能包括生成随机数、数字签名运算、数字签名验签运算、加解密运算、生成会话密钥和生成数字摘要。
优选的，所述安全模块为安全智能芯片，所述安全智能芯片支持的商用密码算法包括SM1、SM2、SM3、SM4和SM9中的一种或几种、支持的国际常用密码算法包括3DES、AES、RSA、SHA-1和SHA-256中的一种或几种；所述安全智能芯片支持存储数字证书；所述安全智能芯片提供安全存储区域，支持重要信息的安全存储；所述安全智能芯片支持随机数的生成。
所述云端交管服务器还包括数字证书模块，所述数字证书模块为所述云端交管服务器、所述车辆端和所述云端地图服务器生成并保存相应的公钥证书，所述数字证书模块通过离线或在线方式将所述云端交管服务器的公钥证书、所述车辆端的公钥证书、所述云端地图服务器的公钥证书分别写入所述车辆端的安全模块和所述云端地图服务器的安全模块内；所述云端交管服务器、所述车辆端和所述云端地图服务器各自保存与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥。具体的，所述数字证书模块还维护证书撤销列表，提供证书撤销列表查询功能。
在第二个实施例中，如图4所示，所述车辆端还可以包括车端控制模块和传感器模块；所述车端控制模块用于根据所述摄像头模块采集到的安全交通标志图像所包含的安全交通标志信息和/或所述车端地图模块所提供的地图信息控制车辆采取相应的驾驶动作，比如用于自动驾驶辅助；所述驾驶动作包括但不限于转向、制动、停车、加速、倒车、按限速标志指示的速度行驶、车道保持、换道、跟车、超车和避撞中的一种或几种；所述车辆端还可以包括传感器模块；所述传感器模块包括但不限于相控阵雷达、激光雷达、毫米波雷达和超声波传感器；所述传感器模块用于感知和采集所述车辆端行驶环境的外部数据（主要是指车外的人、道路和其它物体等）；所述传感器模块可用于感知、识别和/或采集交通标志图像的形状数据和/或距离数据；所述传感器模块在感知、识别和/或采集所述交通标志图像的形状数据和/或距离数据后，提供给所述摄像头模块，供所述摄像头模块在适当的距离外提前准备好拍摄所述交通标志图像；所述摄像头模块可以根据所述交通标志图像的形状数据和/或距离数据自动调整拍摄角度以对准所述交通标志图像，以获得更好的拍摄质量。
在第三个实施例中，如图5所示，所述车辆端还包括车端5G通信模块和车端短距离直接通信模块，所述车辆端通过所述车端5G通信模块与所述云端交管服务器和所述云端地图服务器无线通信连接；
所述车辆端通过所述车端短距离直接通信模块与其它车辆端通信连接；
当判定所述交通标志为合法安全交通标志且所述合法安全交通标志的安放位置正确时后，所述车辆端Vi生成安全交通标志识别判断成功消息，然后对所述安全交通标志识别判断成功消息、所述车辆端Vi的当前行驶位置信息进行数字签名生成第六车端数字签名；
所述车辆端Vi通过所述车端短距离直接通信模块将所述安全交通标志识别判断成功消息、所述车辆端Vi的当前行驶位置信息、所述第六车端数字签名和所述车辆端Vi的公钥证书发送给在所述车端短距离直接通信模块通信范围内的其它车辆端Vj,i和j为自然数，且j≠i；
当其它车辆端Vj的摄像头模块捕获到所述车辆端Vi的当前行驶位置附近的交通标志的图像时，其它车辆端Vj基于所述车辆端Vi的公钥证书、所述交通标志识别判断成功消息和所述车辆端Vi的当前行驶位置信息对所述第六车端数字签名进行验签，如果验签成功，则不再重复对捕获到的交通标志的图像进行判断勘误，从而减少信息的重复上报，避免由于过多的重复上报而造成网络拥塞和增加服务器端计算开销；如果验签失败，则对捕获到的交通标志的图像进行判断勘误。
具体的，所述位置误差阈值范围由负责交通标志管理的相关部门进行设定和维护；所述位置误差阈值范围信息由负责交通标志管理的相关部门预先预置在所述车辆端内；负责交通标志管理的相关部门是指公安机关、交通主管部门和/或公路管理机构，具体的负责部门以相应的法律法规的规定为准；所述车端短距离直接通信模块为C-V2X PC5短距离直接通信模块，多个车端短距离直接通信模块之间在C-V2X PC5短距离直接通信接口的通信范围内通信连接；
其中，所述C-V2X是基于3G/4G/5G等蜂窝网通信技术演进形成的车用无线通信技术，包含两种通信接口：一种是车、人、路之间的短距离直接通信接口（PC5），另一种是终端和基站之间的通信接口（Uu），可实现长距离和更大范围的可靠通信。C-V2X是基于3GPP全球统一标准的通信技术，包含LTE-V2X和5G-V2X，从技术演进角度讲，LTE-V2X支持向5G-V2X平滑演进。
在一个实施例中，如图6所示，所述摄像头模块包括第一摄像头、第二摄像头、交通标志识别模块、光感应模块和补光模块；所述第一摄像头用于采集所述车辆端驾驶时的视频信息；所述第二摄像头用于对交通标志进行拍照；所述交通标志识别模块对所述第一摄像头采集的所述视频信息进行实时识别，如果在所述视频信息内识别到交通标志图像信息，则调用所述第二摄像头对所述交通标志进行拍照；所述光感应模块用于在所述第二摄像头拍照时感应光线的强弱是否合适，并根据需要调用所述补光模块进行补光；所述补光模块用于在所述第二摄像头拍照时进行补光。
优选的，所述第一摄像头采用超高清摄像头或全高清摄像头（比如分辨率达到或超过1080P（1920*1080）及以上），主要用于拍摄行车过程中的视频，以提供给自动驾驶车辆进行基于视觉的自动驾驶；所述第一摄像头还可以采用双目摄像头；所述第二摄像头采用超高分辨率镜头（比如4000万像素及以上），用于拍摄安全交通标志的照片，生成交通标志的图像信息。
在一个实施例中，所述车辆端的所述车端地图模块实时向所述云端地图服务器获得最新的地图信息数据；当所述云端地图服务器在新建、删除和/或更新了地图信息数据后主动向所述车辆端的所述车端地图模块推送最新地图数据。
如图7所示，本发明还提供一种基于V2X的安全交通标志勘误方法，包括以下步骤：
车辆端实时判断是否拍摄到交通标志，所述交通标志分为普通交通标志和安全交通标志两种，所述安全交通标志为在普通交通标志上嵌入数字水印后的交通标志，所述数字水印包括普通交通标志图像的第一云端数字摘要、所述安全交通标志的目标安放点的位置信息及上述数字摘要和位置信息的第一云端数字签名；
当拍摄到交通标志后，基于所述数字水印和所述交通标志的图像判断所述交通标志是否为合法安全交通标志，若为合法安全交通标志，则基于车辆端当前行驶位置判断所述合法安全交通标志的安放位置是否正确；在所述交通标志为非法安全交通标志或所述合法安全交通标志的安放位置不正确时，则进入第一响应状态，以将所述交通标志变更为合法安全交通标志，或将所述合法安全交通标志的安放位置变更为所述目标安放点的位置信息所对应的位置；否则基于所述交通标志的图像判断车辆端地图信息中的安全交通标志信息是否正确，并在所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息不正确时，进入第二响应状态，以根据所述交通标志更新所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息；所述安全交通标志信息包括数字水印信息和普通交通标志图像所含的交通标志信息；
当未拍到交通标志时，判断所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处是否存在安全交通标志信息，在所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处存在安全交通标志信息时，进入第三响应状态，以核实车辆端当前行驶位置处是否应该存在交通标志，以及核实所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息是否应该存在。
在一个实施例中，基于所述数字水印和所述交通标志的图像判断所述交通标志是否为合法安全交通标志的具体步骤如下：
步骤S1，车辆端在行驶过程中在拍摄到交通标志后，向云端交管服务器请求数字水印密钥；所述云端交管服务器用其私钥对所述数字水印密钥加密后发送给所述车辆端；所述车辆端用所述云端交管服务器的公钥进行解密，得到所述数字水印密钥；
步骤S2，如图3所示，所述车辆端使用所述数字水印密钥识别所述交通标志的图像内所含的数字水印；
如果数字水印识别失败，则判定所述交通标志为非法安全交通标志，并生成数字水印识别失败消息，结束判断；
如果数字水印识别成功，则判定所述交通标志为安全交通标志，并从所述交通标志的图像中提取数字水印信息，获得所述第一云端数字摘要、所述安全交通标志的目标安放点的位置信息和所述第一云端数字签名；
步骤S3，所述车辆端根据所述第一云端数字摘要和所述安全交通标志的目标安放点的位置信息，对所述第一云端数字签名进行签名判断；
如果对所述第一云端数字签名验签失败，则判定所述安全交通标志为非法安全交通标志，并生成第一云端数字签名判断失败消息，结束判断；
如果对所述第一云端数字签名验签成功，则判定所述安全交通标志是完整的未被篡改的、并且是由所述云端交管服务器签发的合法安全交通标志。
在一个实施例中，基于车辆端当前行驶位置判断所述合法安全交通标志的安放位置是否正确的具体步骤如下：
步骤S4，所述车辆端将所述车辆端的当前行驶位置信息与所述安全交通标志的目标安放点的位置信息进行比对：
如果两者的位置距离的误差超过所设定的位置误差阈值范围，则判定所述合法安全交通标志的安放位置不正确，并生成安全交通标志错误安放消息；
如果两者的位置距离的误差在设定的位置误差阈值范围内，则判定所述合法安全交通标志的安放位置正确。
在一个实施例中，所述车辆端基于所述车辆端当前行驶位置判断所述合法安全交通标志图像的安放位置是否正确的具体步骤如下：
步骤S4，所述车辆端将所述车辆端的当前行驶位置信息与所述安全交通标志的目标安放点的位置信息进行比对：
如果两者的位置距离的误差超过所设定的位置误差阈值范围，则判定所述合法安全交通标志的安放位置不正确，并生成安全交通标志错误安放消息；
如果两者的位置距离的误差在设定的位置误差阈值范围内，则判定所述合法安全交通标志图像的安放位置正确。
在一个实施例中，所述第一响应状态包括如下步骤：
当判定所述交通标志为非法安全交通标志且生成数字水印识别失败消息后，所述车辆端对所述数字水印识别失败消息、所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第一车端数字签名，然后将所述数字水印识别失败消息、所述车辆端的当前行驶位置信息和所述第一车端数字签名组成安全交通标志身份不合法勘误通知发送给云端交管服务器，以使得所述云端交管服务器接收到所述安全交通标志身份不合法勘误通知后，基于所述数字水印识别失败消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第一车端数字签名进行验签，并在验签成功后，通知负责交通标志管理的相关部门对所述交通标志是否确实为安全交通标志以及所述安全交通标志的完整性是否被破坏、是否被涂改篡改进行查证、核实和/或相应处理，以将所述交通标志变更为合法安全交通标志；
具体的，如果数字水印信息识别失败，说明所述交通标志的图像内未含数字水印信息或数字水印信息被损坏无法识别；所述云端交管服务器通知负责交通标志管理的相关部门前往查证所述交通标志的完整性是否被破坏、是否被涂改篡改，并确认所述交通标志具体是普通交通标志还是安全交通标志；如果是普通交通标志，则负责交通标志管理的相关部门根据所述普通交通标志生成安全交通标志，并安放在原普通交通标志处，用于替换原普通交通标志；如果是安全交通标志而因为被破坏被涂改篡改而导致的无法识别水印，则根据所述生成安全交通标志的步骤重新生成制作安全交通标志后，重新安放新的安全交通标志；
当判定所述交通标志为非法安全交通标志且生成第一云端数字签名判断失败消息后，所述车辆端对所述第一云端数字签名判断失败消息、所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第二车端数字签名，然后将所述第一云端数字签名判断失败消息、所述车辆端的当前行驶位置信息和所述第二车端数字签名组成安全交通标志身份不合法勘误通知发送给所述云端交管服务器，以使得所述云端交管服务器接收到组成安全交通标志身份不合法勘误通知后，基于所述第一云端数字签名判断失败消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第二车端数字签名进行验签，并在验签成功后，通知负责交通标志管理的相关部门对所述安全交通标志的完整性是否被破坏、是否被涂改篡改进行查证、核实和/或相应处理，以将所述交通标志变更为合法安全交通标志；具体的，如果所述安全交通标志的完整性被破坏、被涂改篡改，则重新制作新的安全交通标志并放置；
当判定所述合法安全交通标志的安放位置不正确且生成安全交通标志错误安放消息后，所述车辆端对所述安全交通标志错误安放消息、所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第三车端数字签名，然后将所述安全交通标志错误安放消息、所述车辆端的当前行驶位置信息和所述第三车端数字签名组成安全交通标志身份不合法勘误通知发送给所述云端交管服务器，以使得所述云端交管服务器接收到组成安全交通标志身份不合法勘误通知后，基于所述安全交通标志错误安放消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第三车端数字签名进行验签，并在验签成功时根据所述车辆端的当前行驶位置信息，通知负责交通标志管理的相关部门对所述安全交通标志的位置进行查证、核实和/或相应处理，以将所述合法安全交通标志的安放位置变更为所述目标安放点的位置信息所对应的位置。
在一个实施例中，基于所述交通标志的图像判断车辆端地图信息中的安全交通标志信息是否正确的具体步骤如下：
判断所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处是否存在安全交通标志信息，若不存在，则判定所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息不正确；若存在，则进一步将所述安全交通标志与所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处存在的安全交通标志信息进行比对，当两者不一致时，判定所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息不正确，否则判定所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息正确。
在一个实施例中，所述第二响应状态包括如下步骤：
所述车辆端对所述安全交通标志的图像生成第一车端数字摘要，并对所述第一车端数字摘要和所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第四车端数字签名；
所述车辆端将所述安全交通标志的图像、所述车辆端的当前行驶位置信息和第四车端数字签名组合成地图信息错误勘误通知发送给云端地图服务器，以使得所述云端地图服务器接收到所述地图信息错误勘误通知后，基于所述安全交通标志的图像生成第一地图端数字摘要，并结合所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第四车端数字签名进行验签，在验签成功时，根据所述交通标志更新其地图信息内的对应位置的安全交通标志信息，并向所述车辆端推送最新地图数据，以更新所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息。
在一个实施例中，第三响应状态包括如下步骤：
所述车辆端生成实际安全交通标志不存在消息，并对所述实际安全交通标志不存在消息以及所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第五车端数字签名，然后将所述实际安全交通标志不存在消息、所述车辆端的当前行驶位置信息和所述第五车端数字签名组合成安全交通标志不存在勘误通知分别发送给所述云端交管服务器和云端地图服务器，以使得所述云端交管服务器接收到所述安全交通标志不存在勘误通知后，基于所述实际安全交通标志不存在消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第五车端数字签名进行验签，并在验签通过时对所述车辆端的当前行驶位置处是否应该存在安全交通标志进行查证、核实和/或相应处理；同时使得所述云端地图服务器接收到所述实际安全交通标志不存在的勘误通知后，基于所述实际安全交通标志不存在消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第五车端数字签名进行验签，并在验签成功时对所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处的交通标志是否应该存在安全交通标志信息进行查证、核实和/或相应处理。所述云端交管服务器和所述云端地图服务器还可以相互通信以沟通交通标志相关信息，以提高处理交通标志可能出现的问题的效率；如果相应车辆端的当前行驶位置处确实不应该有所述交通标志，则可能是所述云端地图服务器内的地图信息内的对应位置的交通标志信息标识错误，所述云端地图服务器负责纠正相应问题、删除地图信息内对应位置的多余的交通标志标识；如果相应车辆端的当前行驶位置处确实应该有所述交通标志，则由所述云端交管服务器指示相关部门或人员前往查证和/或重新安置交通标志牌；
需要说明的是，数字签名（又称公钥数字签名）是只有信息的发送者才能产生的别人无法伪造的一段数字串，这段数字串同时也是对信息的发送者发送信息真实性的一个有效证明。它是一种类似写在纸上的普通的物理签名，但是使用了公钥加密领域的技术来实现的，用于鉴别数字信息的方法。一套数字签名通常定义两种互补的运算，一个用于签名，另一个用于判断（或称验签）。数字签名是非对称密钥加密技术与数字摘要技术的应用。数字签名的文件的完整性是很容易判断的，而且数字签名具有不可抵赖性（不可否认性）。简单地说，所谓数字签名就是附加在数据单元上的一些数据，或是对数据单元所作的密码变换。这种数据或变换允许数据单元的接收者用以确认数据单元的来源和数据单元的完整性并保护数据，防止被人(例如接收者)进行伪造。它是对电子形式的消息进行签名的一种方法，一个签名消息能在一个通信网络中传输。基于公钥密码体制和私钥密码体制都可以获得数字签名，在本发明中是指基于公钥密码体制的数字签名。可以理解，在对数字签名验签失败后，判断方向数字签名发送方发送数字签名判断失败消息，以使得数字签名发送后重新发送数字签名。
例如，当所述云端交管服务器接收到所述实际安全交通标志不存在的勘误通知后对所述第五车端数字签名进行验签，在验签失败后，所述云端交管服务器会向所述车辆端发送第五车端数字签名判断失败消息，当所述车辆端接收到第五车端数字签名判断失败消息后，会重新发送一遍所述实际安全交通标志不存在的勘误通知。
需要说明的是，在进行交通标志标志勘误之前，还包括以下步骤：
步骤01，由负责交通标志管理的相关部门规划、设计普通交通标志图像、并且确定安全交通标志的目标安放点的位置信息，然后，将所述普通交通标志图像、安全交通标志的目标安放点的位置信息提供给云端交管服务器；
步骤02，所述云端交管服务器基于所述图像普通交通标志图像生成第一云端数字摘要，然后基于所述第一云端数字摘要和安全交通标志的目标安放点的位置信息生成第一云端数字签名；所述云端交管服务器生成所述数字水印密钥；
步骤03，所述云端交管服务器将所述第一云端数字摘要、所述安全交通标志的目标安放点的位置信息和所述第一云端数字签名作为参数，生成第一数字水印；然后，如图2所示，结合所述数字水印密钥，将所述第一数字水印嵌入到普通交通标志的图像内，生成所述安全交通标志图像；
步骤04，所述云端交管服务器按照交通标志的印刷和制作规范将所述安全交通标志图像生成安全交通标志；
步骤05，负责交通标志管理的相关部门根据所述安全交通标志的目标安放点的位置信息将所述安全交通标志安放到相应的位置。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于V2X的安全交通标志勘误方法，其特征在于，包括以下步骤：
车辆端实时判断是否拍摄到交通标志，所述交通标志分为普通交通标志和安全交通标志两种，所述安全交通标志为在普通交通标志上嵌入数字水印后的交通标志，所述数字水印包括普通交通标志图像的第一云端数字摘要、所述安全交通标志的目标安放点的位置信息及上述数字摘要和位置信息的第一云端数字签名；
当拍摄到交通标志后，基于所述数字水印和所述交通标志的图像判断所述交通标志是否为合法安全交通标志，若为合法安全交通标志，则基于车辆端当前行驶位置判断所述合法安全交通标志的安放位置是否正确；在所述交通标志为非法安全交通标志或所述合法安全交通标志的安放位置不正确时，则进入第一响应状态，以将所述交通标志变更为合法安全交通标志，或将所述合法安全交通标志的安放位置变更为所述目标安放点的位置信息所对应的位置；否则基于所述交通标志的图像判断车辆端地图信息中的安全交通标志信息是否正确，并在所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息不正确时，进入第二响应状态，以根据所述交通标志更新所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息；所述安全交通标志信息包括数字水印信息和所述普通交通标志图像所含的交通标志信息；
当未拍到交通标志时，判断所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处是否存在安全交通标志信息，在所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处存在安全交通标志信息时，进入第三响应状态，以核实车辆端当前行驶位置处是否应该存在交通标志，以及核实所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息是否应该存在。
2.根据权利要求1所述的基于V2X的安全交通标志勘误方法，其特征在于，
基于所述数字水印和所述交通标志的图像判断所述交通标志是否为合法安全交通标志的具体步骤如下：
步骤S1，车辆端在行驶过程中在拍摄到交通标志后，向云端交管服务器请求数字水印密钥；所述云端交管服务器用其私钥对所述数字水印密钥加密后发送给所述车辆端；所述车辆端用所述云端交管服务器的公钥进行解密，得到所述数字水印密钥；
步骤S2，所述车辆端使用所述数字水印密钥识别所述交通标志的图像内所含的数字水印；
如果数字水印识别失败，则判定所述交通标志为非法安全交通标志，并生成数字水印识别失败消息，结束判断；
如果数字水印识别成功，则判定所述交通标志为安全交通标志，并从所述交通标志的图像中提取数字水印信息，获得所述第一云端数字摘要、所述安全交通标志的目标安放点的位置信息和所述第一云端数字签名；
步骤S3，所述车辆端根据所述第一云端数字摘要和所述安全交通标志的目标安放点的位置信息，对所述第一云端数字签名进行签名判断；
如果对所述第一云端数字签名验签失败，则判定所述安全交通标志为非法安全交通标志，并生成第一云端数字签名判断失败消息，结束判断；
如果对所述第一云端数字签名验签成功，则判定所述安全交通标志是完整的未被篡改的、并且是由所述云端交管服务器签发的合法安全交通标志；
基于车辆端当前行驶位置判断所述合法安全交通标志的安放位置是否正确的具体步骤如下：
步骤S4，所述车辆端将所述车辆端的当前行驶位置信息与所述安全交通标志的目标安放点的位置信息进行比对：
如果两者的位置距离的误差超过所设定的位置误差阈值范围，则判定所述合法安全交通标志的安放位置不正确，并生成安全交通标志错误安放消息；
如果两者的位置距离的误差在设定的位置误差阈值范围内，则判定所述合法安全交通标志的安放位置正确。
3.根据权利要求2所述的基于V2X的安全交通标志勘误方法，其特征在于，第一响应状态包括如下步骤：
当判定所述交通标志为非法安全交通标志且生成数字水印识别失败消息后，所述车辆端对所述数字水印识别失败消息、所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第一车端数字签名，然后将所述数字水印识别失败消息、所述车辆端的当前行驶位置信息和所述第一车端数字签名组成安全交通标志身份不合法勘误通知发送给云端交管服务器，以使得所述云端交管服务器接收到所述安全交通标志身份不合法勘误通知后，基于所述数字水印识别失败消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第一车端数字签名进行验签，并在验签成功后，通知负责交通标志管理的相关部门对所述交通标志是否确实为安全交通标志以及所述安全交通标志的完整性是否被破坏、是否被涂改篡改进行查证、核实和/或相应处理，以将所述交通标志变更为合法安全交通标志；
当判定所述交通标志为非法安全交通标志且生成第一云端数字签名判断失败消息后，所述车辆端对所述第一云端数字签名判断失败消息、所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第二车端数字签名，然后将所述第一云端数字签名判断失败消息、所述车辆端的当前行驶位置信息和所述第二车端数字签名组成安全交通标志身份不合法勘误通知发送给所述云端交管服务器，以使得所述云端交管服务器接收到组成安全交通标志身份不合法勘误通知后，基于所述第一云端数字签名判断失败消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第二车端数字签名进行验签，并在验签成功后，通知负责交通标志管理的相关部门对所述安全交通标志的完整性是否被破坏、是否被涂改篡改进行查证、核实和/或相应处理，以将所述交通标志变更为合法安全交通标志；
当判定所述合法安全交通标志的安放位置不正确且生成安全交通标志错误安放消息后，所述车辆端对所述安全交通标志错误安放消息、所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第三车端数字签名，然后将所述安全交通标志错误安放消息、所述车辆端的当前行驶位置信息和所述第三车端数字签名组成安全交通标志身份不合法勘误通知发送给所述云端交管服务器，以使得所述云端交管服务器接收到组成安全交通标志身份不合法勘误通知后，基于所述安全交通标志错误安放消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第三车端数字签名进行验签，并在验签成功时根据所述车辆端的当前行驶位置信息，通知负责交通标志管理的相关部门对所述安全交通标志的位置进行查证、核实和/或相应处理，以将所述合法安全交通标志的安放位置变更为所述目标安放点的位置信息所对应的位置。
4.根据权利要求1所述的基于V2X的安全交通标志勘误方法，其特征在于，基于所述交通标志的图像判断车辆端地图信息中的安全交通标志信息是否正确的具体步骤如下：
判断所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处是否存在安全交通标志信息，若不存在，则判定所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息不正确；若存在，则进一步将所述安全交通标志与所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处存在的安全交通标志信息进行比对，当两者不一致时，判定所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息不正确，否则判定所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息正确。
5.根据权利要求4所述的基于V2X的安全交通标志勘误方法，其特征在于，所述第二响应状态包括如下步骤：
所述车辆端对所述安全交通标志的图像生成第一车端数字摘要，并对所述第一车端数字摘要和所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第四车端数字签名；
所述车辆端将所述安全交通标志的图像、所述车辆端的当前行驶位置信息和第四车端数字签名组合成地图信息错误勘误通知发送给云端地图服务器，以使得所述云端地图服务器接收到所述地图信息错误勘误通知后，基于所述安全交通标志的图像生成第一地图端数字摘要，并结合所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第四车端数字签名进行验签，在验签成功时，根据所述交通标志更新其地图信息内的对应位置的安全交通标志信息，并向所述车辆端推送最新地图数据，以更新所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息。
6.根据权利要求1所述的基于V2X的安全交通标志勘误方法，其特征在于，第三响应状态包括如下步骤：
所述车辆端生成实际安全交通标志不存在消息，并对所述实际安全交通标志不存在消息以及所述车辆端的当前行驶位置信息进行数字签名，生成第五车端数字签名，然后将所述实际安全交通标志不存在消息、所述车辆端的当前行驶位置信息和所述第五车端数字签名组合成安全交通标志不存在勘误通知分别发送给所述云端交管服务器和云端地图服务器，以使得所述云端交管服务器接收到所述安全交通标志不存在勘误通知后，基于所述实际安全交通标志不存在消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第五车端数字签名进行验签，并在验签通过时对所述车辆端的当前行驶位置处是否应该存在安全交通标志进行查证、核实和/或相应处理；同时使得所述云端地图服务器接收到所述实际安全交通标志不存在的勘误通知后，基于所述实际安全交通标志不存在消息和所述车辆端的当前行驶位置信息对所述第五车端数字签名进行验签，并在验签成功时对所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处的交通标志是否应该存在安全交通标志信息进行查证、核实和/或相应处理。
7.根据权利要求1所述的基于V2X的安全交通标志勘误方法，其特征在于：在进行安全交通标志标志勘误之前，还包括以下步骤：
步骤01，由负责交通标志管理的相关部门规划、设计普通交通标志图像、并且确定安全交通标志的目标安放点的位置信息，然后，将所述普通交通标志图像、安全交通标志的目标安放点的位置信息提供给云端交管服务器；
步骤02，所述云端交管服务器基于所述图像普通交通标志图像生成第一云端数字摘要，然后基于所述第一云端数字摘要和安全交通标志的目标安放点的位置信息生成第一云端数字签名；所述云端交管服务器生成所述数字水印密钥；
步骤03，所述云端交管服务器将所述第一云端数字摘要、所述安全交通标志的目标安放点的位置信息和所述第一云端数字签名作为参数，生成第一数字水印；然后结合所述数字水印密钥，将所述第一数字水印嵌入到普通交通标志的图像内，生成所述安全交通标志图像；
步骤04，所述云端交管服务器按照交通标志的印刷和制作规范将所述安全交通标志图像生成安全交通标志；
步骤05，负责交通标志管理的相关部门根据所述安全交通标志的目标安放点的位置信息将所述安全交通标志安放到相应的位置。
8.一种基于V2X的安全交通标志勘误系统，其特征在于：包括云端地图服务器、云端交管服务器和至少一个车辆端；所述车辆端分别与所述云端交管服务器和所述云端地图服务器无线通信连接；所述云端交管服务器与所述云端地图服务器通过网络通信连接；
所述云端交管服务器包括云端数字水印生成模块，所述云端数字水印生成模块用于生成数字水印并基于数字水印密钥将所述数字水印嵌入到普通交通标志图像内从而生成安全交通标志；所述数字水印包括所述普通交通标志图像的第一云端数字摘要、所述安全交通标志的目标安放点的位置信息及上述数字摘要和位置信息的第一云端数字签名；
所述云端地图服务器为所述云端交管服务器和所述车辆端提供地图及地图的更新和/或升级服务，所述地图内包含安全交通标志信息，所述安全交通标志信息包括数字水印信息和所述普通交通标志图像所含的交通标志信息；
所述车辆端包括车端判断模块、车端数字水印识别模块、摄像头模块、车端地图模块和车载定位模块；所述车端地图模块用于为所述车辆端提供车辆端地图信息；所述车载定位模块用于获取所述车辆端的当前行驶位置信息；所述摄像头模块用于采集交通标志的图像，所述交通标志包括普通交通标志和所述安全交通标志；所述车端数字水印识别模块用于对所述交通标志内嵌的所述数字水印进行识别、提取和/或判断；
所述车端判断模块用于在所述摄像头模块未拍到交通标志的图像时，判断所述车辆端地图信息中对应车辆端当前行驶位置处是否存在安全交通标志信息；以及用于在所述摄像头模块拍到交通标志的图像时，基于所述数字水印和所述交通标志的图像判断所述交通标志是否为合法安全交通标志，并在为合法安全交通标志时，进一步基于车辆端当前行驶位置判断所述合法安全交通标志的安放位置是否正确；以及在所述合法安全交通标志的安放位置正确时，进一步判断所述车辆端地图信息中的安全交通标志信息是否正确；还用于根据不同判断结果进入不同响应状态，以对交通标志和车辆端地图信息进行查证、核实和/或相应处理；
所述云端交管服务器、所述云端地图服务器和所述车辆端中分别设置有用于提供签名验签运算和加解密运算功能的安全模块；
所述云端交管服务器还包括数字证书模块，所述数字证书模块为所述云端交管服务器、所述车辆端和所述云端地图服务器生成并保存相应的公钥证书，所述数字证书模块通过离线或在线方式将所述云端交管服务器的公钥证书、所述车辆端的公钥证书、所述云端地图服务器的公钥证书分别写入所述车辆端的安全模块和所述云端地图服务器的安全模块内；所述云端交管服务器、所述车辆端和所述云端地图服务器各自保存与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥。
9.根据权利要求8所述的基于V2X的安全交通标志勘误系统，其特征在于：所述车辆端还包括车端5G通信模块和车端短距离直接通信模块，所述车辆端通过所述车端5G通信模块与所述云端交管服务器和所述云端地图服务器无线通信连接；
所述车辆端通过所述车端短距离直接通信模块与其它车辆端通信连接；
当判定所述交通标志为合法安全交通标志且所述合法安全交通标志的安放位置正确时后，所述车辆端Vi生成安全交通标志识别判断成功消息，然后对所述安全交通标志识别判断成功消息、所述车辆端Vi的当前行驶位置信息进行数字签名生成第六车端数字签名；
所述车辆端Vi通过所述车端短距离直接通信模块将所述安全交通标志识别判断成功消息、所述车辆端Vi的当前行驶位置信息、所述第六车端数字签名和所述车辆端Vi的公钥证书发送给在所述车端短距离直接通信模块通信范围内的其它车辆端Vj,i和j为自然数，且j≠i；
当其它车辆端Vj的摄像头模块捕获到所述车辆端Vi的当前行驶位置附近的交通标志的图像时，其它车辆端Vj基于所述车辆端Vi的公钥证书、所述交通标志识别判断成功消息和所述车辆端Vi的当前行驶位置信息对所述第六车端数字签名进行验签，如果验签成功，则不再重复对捕获到的交通标志的图像进行判断勘误；如果验签失败，则对捕获到的交通标志的图像进行判断勘误。
10.根据权利要求8所述的基于V2X的安全交通标志勘误系统，其特征在于：所述摄像头模块包括第一摄像头、第二摄像头、交通标志识别模块、光感应模块和补光模块；所述第一摄像头用于采集所述车辆端驾驶时的视频信息；所述第二摄像头用于对交通标志进行拍照；所述交通标志识别模块对所述第一摄像头采集的所述视频信息进行实时识别，如果在所述视频信息内识别到交通标志图像信息，则调用所述第二摄像头对所述交通标志进行拍照；所述光感应模块用于在所述第二摄像头拍照时感应光线的强弱是否合适，并根据需要调用所述补光模块进行补光；所述补光模块用于在所述第二摄像头拍照时进行补光。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110572841.XA CN113361348B (zh) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | 一种基于v2x的安全交通标志勘误方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110572841.XA CN113361348B (zh) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | 一种基于v2x的安全交通标志勘误方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113361348A CN113361348A (zh) | 2021-09-07 |
| CN113361348B true CN113361348B (zh) | 2022-04-08 |
Family
ID=77527535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110572841.XA Active CN113361348B (zh) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | 一种基于v2x的安全交通标志勘误方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113361348B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105718860A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-06-29 | 武汉光庭科技有限公司 | 基于驾驶安全地图及双目交通标志识别的定位方法及系统 |
| CN110388928A (zh) * | 2018-04-20 | 2019-10-29 | 比亚迪股份有限公司 | 导航系统和导航地图的更新方法、装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6552979B2 (ja) * | 2016-02-16 | 2019-07-31 | 株式会社日立製作所 | 画像処理装置、警告装置、画像処理システム、画像処理方法 |
-
2021
- 2021-05-25 CN CN202110572841.XA patent/CN113361348B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105718860A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-06-29 | 武汉光庭科技有限公司 | 基于驾驶安全地图及双目交通标志识别的定位方法及系统 |
| CN110388928A (zh) * | 2018-04-20 | 2019-10-29 | 比亚迪股份有限公司 | 导航系统和导航地图的更新方法、装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 车载视觉导航系统中的交通标志识别技术;张夏宜等;《上海汽车》;20090110(第01期);第3-5页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113361348A (zh) | 2021-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11582222B2 (en) | Authentication of vehicle-to-vehicle communications | |
| CN111010433B (zh) | 一种基于区块链技术的交通事故协同认证处理及溯源系统 | |
| KR102208418B1 (ko) | 공유차량의 생체인식 장치 및 방법 | |
| GB2451167A (en) | Separation of cost calculation means and payment services in a Position-Based Charging system. | |
| Lim et al. | LIDAR: Lidar information based dynamic V2V authentication for roadside infrastructure-less vehicular networks | |
| KR102113873B1 (ko) | 블록체인 네트워크를 통해 자율주행 관련 주행기록 정보를 관리하는 방법 및 이를 실행하는 시스템 | |
| KR20200027784A (ko) | 블록체인 기반 주행기록 데이터 저장방법 및 이를 실행하는 시스템 | |
| JPWO2015102054A1 (ja) | 車上データ記録装置および列車内撮影データ管理システム | |
| US11150667B2 (en) | Nonreputable authenticated traffic signs | |
| CN113361348B (zh) | 一种基于v2x的安全交通标志勘误方法及系统 | |
| US20230267834A1 (en) | System and method for detecting traffic pole attacks for vehicles | |
| CN113395331B (zh) | 一种基于车联网的安全交通标志勘误方法及系统 | |
| CN113286055B (zh) | 一种基于安全交通标志的车辆安全驾驶方法和系统 | |
| CN113711634A (zh) | 用于改进的盲点和驾驶距离检测的安全车辆通信架构 | |
| CN113286272B (zh) | 一种基于车联网的车辆安全驾驶方法和系统 | |
| KR20130126815A (ko) | 타임 스탬프를 이용하여 멀티미디어 데이터의 위조를 방지하는 방법 및 장치 | |
| JP2010074338A (ja) | 画像記憶装置 | |
| CN109068275B (zh) | 安全行驶控制方法、系统及计算机可读存储介质 | |
| KR20220071783A (ko) | 클라우드 기반 차량 데이터 보안 관리 장치 및 방법 | |
| CN113709212B (zh) | 基于车联网的车辆套牌检测系统及方法 | |
| CN113706880B (zh) | 一种基于车联网的车辆套牌检测系统及方法 | |
| CN113511086B (zh) | 安全的电动汽车无线充电系统及方法 | |
| CN113706881B (zh) | 一种基于可见光的车辆套牌检测系统及方法 | |
| CN113542430B (zh) | 一种电动汽车无线充电系统及方法 | |
| CN112311532A (zh) | 车辆之间的通信方法和通信系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A V2X based method and system for correcting safety traffic signs Effective date of registration: 20230412 Granted publication date: 20220408 Pledgee: China Construction Bank Corporation Zhengzhou Jinshui sub branch Pledgor: ZHENGZHOU XINDA JIEAN INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980037751 |