CN114548346B - 一种etc电子标签的防拆装置和防拆方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种ETC电子标签的防拆装置和防拆方法，该装置包括微处理器、防拆感应模块和通讯模块；微处理器通过通讯模块与用于客户端进行通信；所述防拆感应模块固定在汽车上，且与微处理器的输入端相连；防拆感应模块用于在微处理器与客户端建立通信连接，位置被重新固定后，使电子标签激活，获取激活后防拆参数；以及记录电子标签工作时实时防拆参数；微处理器根述激活后防拆参数和实时防拆参数之间的偏差判断电子标签状态或者触发防拆。基于防拆装置，还提出了防拆方法。本发明在压片式防拆设计基础上，增加磁阻传感同时配合磁性3M胶或其它磁性黏贴材料固定在车辆挡风玻璃，从灵敏度、准确性、可靠性都有质的提升，杜绝拆除作弊现象。

Description

一种ETC电子标签的防拆装置和防拆方法

技术领域

本发明属于ETC电子标签防拆技术领域，特别涉及一种ETC电子标签的防拆装置和防拆方法。

背景技术

ETC电子不停车收费技术是目前世界通用的技术标准，被我国、美国、日本、欧盟等主要国家或地区采用。目前我国现已经有ETC用户约2.2亿，ETC使用率接近70％，对于提升高速路网效率、减轻车辆用户通行费负担及地区经济促进都有重要作用。ETC电子标签是车辆通行高速公路的身份证，是ETC收费的核心模块，是ETC收费系统识别判定车辆收费类型的标志，按交管部门要求实行一车一卡一签。因我国高速公路收费主要根据车型、里程计费，不同车辆特别不同车型的标签不能混用，ETC电子标签如果较容易更换轻则造成导致偷逃费，严重的会引起收费秩序的混乱，影响高速公路收费系统的运转。

目前，ETC电子标签防拆导致的作弊类型出现多样化：包括OBU移位，其中OBU为车载单元、车卡不符、一车多签、中途换签等，给ETC收费运营工作带来挑战。现有技术交通领域ETC电子标签通常为压片式设计，通过电子标签背部防拆开关关联压片，压片连接标签短路。在电子标签首次安装时将压片按压，此时发行系统写入ESAM(嵌入式安全控制模块)中防拆字节为激活状态，电子标签方可正常工作。非授权情况下拆除设备，会导致标签背部防拆开关弹开，电路捕获信号唤醒标签MCU。MCU检查确认后发送ESAM防拆动作，从而将电子标签置为失效，再次通行ETC时会被收费系统所拒绝。但是传统压片式方案依赖于防拆开关及压片设计，在实际安装过程中，客户一般会提前堵塞压片，甚至淘宝也在公开售卖ETC安装基座，上述行为均使得防拆开关无法正常响应。客户激活后再非法拆除时，电子标签无法感知拆除的行为，从而导致防拆失效。

RFID电子车牌会存储与车辆相关的信息，按法规要求和车辆进行了绑定，也做了防拆电路设计。RFID是无源设计，因此可以做的比较薄。主要是采用易碎、易损材质设计，通过粘合剂粘贴到车辆相应位置，一旦非法拆除导致电子车牌材料的损毁，从而整个感应电路出现损坏导致电子车牌无法使用，达到防拆除的效果，但是5.8GHZ电子标签通讯量大所以采取有源设计，标签不像电子车牌可以做的尺寸较薄，无法复用RFID电子车牌相关领域的设计思路。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种ETC电子标签的防拆装置和防拆方法，能够高效识别客户拆除或作弊行为，保护ETC收费系统的秩序。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种ETC电子标签的防拆装置，包括：微处理器、防拆感应模块和通讯模块；

所述微处理器通过通讯模块与用于客户端进行通信；所述防拆感应模块固定在汽车上，且与微处理器的输入端相连；

所述防拆感应模块用于在微处理器与客户端建立通信连接，位置被固定后，使ETC电子标签激活，获取激活后防拆参数；以及记录ETC电子标签工作时实时防拆参数；所述微处理器根据所述激活后防拆参数和实时防拆参数之间的偏差判断ETC电子标签状态或者触发防拆。

进一步的，所述装置还包括物理防拆开关；

所述物理防拆开关用于与微处理器的输入端通信连接；所述物理防拆单元采用弹性压片，所述弹性压片将ETC电子标签的弹性柱压下，当所述ETC电子标签被拆掉时，弹性压片反馈至所述微处理器触动信号；所述微处理器根据所述触动信号发出使ETC电子标签失效的信号。

进一步的，所述防拆装置还包括电源模块；

所述电源模块用于为微处理器供电。

进一步的，所述防拆感应模块采用TMR磁阻传感器。

进一步的，所述激活后防拆参数包括激活后第二ETC电子标签磁感电流、第二磁体相对角度和第二磁感距离。

进一步的，所述实时防拆参数包括ETC电子标签工作过程中实时获取的第三ETC电子标签磁感电流、第三磁体相对角度和第三磁感距离。

本发明还提出了一种ETC电子标签的防拆方法，是基于所述的一种ETC电子标签的防拆装置实现的，包括以下步骤：

在防拆感应模块固定后，使ETC电子标签激活，获取激活后防拆参数；

实时监控防拆感应模块的状态，获取ETC电子标签工作时实时防拆参数；

根据所述激活后防拆参数和实时防拆参数之间的偏差判断ETC电子标签状态或者触发防拆。

进一步的，所述方法还包括在在防拆感应模块固定后，记录ETC电子标签激活前的预登记参数；所述预登记参数包括预登记的第一ETC电子标签磁感电流、第一磁体相对角度和第一磁感距离。

进一步的，所述方法还包括计算激活后防拆参数和预登记参数之间的偏差，判断偏差是否大于第一阈值，如果大于第一阈值，则激活失败。

进一步的，根据所述激活后防拆参数和实时防拆参数之间的偏差判断ETC电子标签状态或者触发防拆的过程为：对比第三ETC电子标签磁感电流和第二ETC电子标签磁感电流的变化、第三磁体相对角度和第二磁体相对角度的变化以及第三磁感距离和第二磁感距离之间的变化，当磁体角度为1分钟内南北极变化5次及以上触发防拆。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明提出了一种ETC电子标签的防拆装置和防拆方法，该装置包括微处理器、防拆感应模块和通讯模块；微处理器通过通讯模块与用于客户端进行通信；所述防拆感应模块固定在汽车上，且与微处理器的输入端相连；防拆感应模块用于在微处理器与客户端建立通信连接，位置被固定后，使ETC电子标签激活，获取激活后防拆参数；以及记录ETC电子标签工作时实时防拆参数；微处理器根述激活后防拆参数和实时防拆参数之间的偏差判断ETC电子标签状态或者触发防拆。基于一种ETC电子标签的防拆装置，还提出了一种ETC电子标签的防拆方法。本发明在传统的压片式防拆设计基础上，增加TMR磁阻传感器，不限于各向异性磁阻AMR、巨磁电阻GMR及隧道磁电阻TMR，同时TMR磁阻传感器配合磁性3M胶或其它磁性黏贴材料固定在车辆挡风玻璃，从灵敏度、准确性、可靠性都有质的提升，能够杜绝拆除作弊现象。

本发明获取不同阶段的防拆参数，根据防拆参数合理设计参数偏移误差控制和偏转，有效的提高防拆精度。

附图说明

如图1为本发明实施例1一种ETC电子标签的防拆装置连接示意图；

如图2为本发明实施例2一种ETC电子标签的防拆方法流程图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

实施例1

本发明实施例1提出了一种ETC电子标签的防拆装置。提供一种可靠性高、稳定性强、较精准的防拆装置，能够高效识别客户拆除或作弊行为。

如图1为本发明实施例1一种ETC电子标签的防拆装置连接示意图；该装置包括微处理器、防拆感应模块和通讯模块；

微处理器通过通讯模块与用于客户端进行通信；

防拆感应模块固定在汽车上，且与微处理器的输入端相连；防拆感应模块用于在微处理器与客户端建立通信连接，位置被固定后，使ETC电子标签激活，获取激活后防拆参数；以及记录ETC电子标签工作时实时防拆参数；微处理器根述激活后防拆参数和实时防拆参数之间的偏差判断ETC电子标签状态或者触发防拆。

装置还包括物理防拆开关；物理防拆开关用于与微处理器的输入端通信连接；所述物理防拆单元采用弹性压片，所述弹性压片将ETC电子标签的弹性柱压下，当所述ETC电子标签被拆掉时，弹性压片反馈至所述微处理器触动信号；所述微处理器根据所述触动信号发出使ETC电子标签失效的信号。

防拆装置还包括电源模块；电源模块用于为微处理器供电。

防拆感应模块采用TMR磁阻传感器。本发明在传统的压片式防拆设计基础上，增加TMR磁阻传感器，不限于各向异性磁阻AMR、巨磁电阻GMR及隧道磁电阻TMR，同时TMR磁阻传感器配合磁性3M胶或其它磁性黏贴材料固定在车辆挡风玻璃，从灵敏度、准确性、可靠性都有质的提升，能够杜绝拆除作弊现象。

ETC电子标签作为高速公路收费的组成部分，其通讯采用专用短程通讯(5.8GHZDSRC)，因为本频段通信需要较大功率，目前只能采用有源设计方案，所以电池组和能源模块负责提供标签工作电流。待机状态可休眠，功耗为微安级(uah)，一般满足标签3-5年的正常使用。当经过收费站RSU时，标签被DSRC信号唤醒，MCU驱动电路正常工作，RFID模块主要负责透传指令到ETC卡片，蓝牙模块赋予标签蓝牙通讯功能，当完成若干个指令交互后，收费软件记录客户通行记录，从而完成交易。整个工作过程中，防拆一直执行。

本发明中，在在防拆感应模块固定后，记录ETC电子标签激活前的预登记参数；预登记参数包括预登记的第一ETC电子标签磁感电流、第一磁体相对角度和第一磁感距离。

激活后防拆参数包括激活后第二ETC电子标签磁感电流、第二磁体相对角度和第二磁感距离。

实时防拆参数包括ETC电子标签工作过程中实时获取的第三ETC电子标签磁感电流、第三磁体相对角度和第三磁感距离。

计算激活后防拆参数和预登记参数之间的偏差，判断偏差是否大于第一阈值，如果大于第一阈值，则激活失败。

对比第三ETC电子标签磁感电流和第二ETC电子标签磁感电流的变化、第三磁体相对角度和第二磁体相对角度的变化以及第三磁感距离和第二磁感距离之间的变化，当磁体角度为1分钟内南北极变化5次及以上触发防拆。

TMR磁阻传感器待机电流约6μA以下，常供电，工作电压1.8V～3V，地球磁场0.5-～0.6高斯，磁性材料10高斯，稳定磁感距离20mm，稳定磁感电流5sink

参数偏移误差控制和偏转：磁感距离和稳定磁感电流会随着磁性胶损坏而迅速变为0，本发明超过25％幅度变化为异常，磁体角度为1分钟内南北极迅速变化5次及以上。

本发明在传统的压片式防拆设计基础上，增加TMR磁阻传感器，不限于各向异性磁阻AMR、巨磁电阻GMR及隧道磁电阻TMR，同时TMR磁阻传感器配合磁性3M胶或其它磁性黏贴材料固定在车辆挡风玻璃，从灵敏度、准确性、可靠性都有质的提升，能够杜绝拆除作弊现象。获取不同阶段的防拆参数，根据防拆参数合理设计参数偏移误差控制和偏转，有效的提高防拆精度。

实施例2

基于本发明实施例1提出的一种ETC电子标签的防拆装置，本发明实施例2还提出了一种ETC电子标签的防拆方法。如图2给出了本发明实施例2一种ETC电子标签的防拆方法流程图。

在步骤S200中，建立ETC电子标签与客户端之间的通信连接；

在步骤S210中，在防拆感应模块固定后，记录ETC电子标签激活前的预登记参数；预登记参数包括预登记的第一ETC电子标签磁感电流、第一磁体相对角度和第一磁感距离；即待激活时记录设备TMR磁阻传感器稳定水平位置、方向、工作电流等物理参数，留足5％偏移量。

在步骤S220中，设备激活成功，修改ESAM激活标志位。

在步骤S230中，设备激活成功时，获取激活后防拆参数包括激活后第二ETC电子标签磁感电流、第二磁体相对角度和第二磁感距离。即再次固定TMR磁阻传感器水平、方向角度及工作电流，留足5％偏移量。ETC电标签安装足够稳定的情况下，不会产生位移。磁性胶的作用在于替代地球磁场提供一个稳定的强磁场，使得TMR磁阻不容易受外面电磁环境所影响。

需要说明的是，X2参数取值，同上完成数据采集，与X1比对，保持合理误差，不允许偏移过大。过大本次激活失效，同样会触发物理防拆。

在步骤S240中，实时防拆参数包括ETC电子标签工作过程中实时获取的第三ETC电子标签磁感电流、第三磁体相对角度和第三磁感距离。

一旦非法拆除设备或磁性胶损坏造成脱落的(含磁性胶破损)，TMR磁阻会迅速感应到外部环境变化，短时间内角度产生大量偏转，配合信联防拆算法，即使客户将整个ETC标签固定拆下也会被感应到，再和预激活与激活时数据比对后，系统触发防拆。

在步骤S250中，根据激活后防拆参数和实时防拆参数之间的偏差判断ETC电子标签状态或者触发防拆。

X1、X2、X3分别代表标签激活前TMR预登记参数、激活后TMR登记参数、工作TMR实时检测参数。

I,c,d分别是X1、X2、X3符号中的参数，代表了当时状态下标签磁感电流、磁体相对角度和磁感距离，其中电流和距离是TMR芯片与磁性材料产生，相对角度是TMR芯片与地球磁场产生。

合理的i，c，d及数据值：TMR待机电流约6ua以下，常供电，工作电压1.8V～3V，地球磁场0.5-～0.6高斯，磁性材料10高斯，稳定磁感距离20mm，稳定磁感电流5sink。参数偏移误差控制和偏转：磁感距离和稳定磁感电流会随着磁性胶损坏而迅速变为0，本发明超过25％幅度变化为异常，磁体角度为1分钟内南北极迅速变化5次及以上。

本发明实施例2提出的一种ETC电子标签的防拆方法，在传统的压片式防拆设计基础上，增加TMR磁阻传感器，不限于各向异性磁阻AMR、巨磁电阻GMR及隧道磁电阻TMR，同时TMR磁阻传感器配合磁性3M胶或其它磁性黏贴材料固定在车辆挡风玻璃，从灵敏度、准确性、可靠性都有质的提升，能够杜绝拆除作弊现象。获取不同阶段的防拆参数，根据防拆参数合理设计参数偏移误差控制和偏转，有效的提高防拆精度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种ETC电子标签的防拆装置，其特征在于，包括：微处理器、防拆感应模块和通讯模块；

所述微处理器通过通讯模块与用于客户端进行通信；所述防拆感应模块固定在汽车上，且与微处理器的输入端相连；

所述防拆感应模块用于在微处理器与客户端建立通信连接，位置被固定后，使ETC电子标签激活，获取激活后防拆参数；以及记录ETC电子标签工作时实时防拆参数；所述微处理器根据所述激活后防拆参数和实时防拆参数之间的偏差判断ETC电子标签状态或者触发防拆；所述激活后防拆参数包括激活后第二ETC电子标签磁感电流、第二磁体相对角度和第二磁感距离；实时防拆参数包括ETC电子标签工作过程中实时获取的第三ETC电子标签磁感电流、第三磁体相对角度和第三磁感距离；对比第三ETC电子标签磁感电流和第二ETC电子标签磁感电流的变化、第三磁体相对角度和第二磁体相对角度的变化以及第三磁感距离和第二磁感距离之间的变化，当磁体角度为1分钟内南北极变化5次及以上触发防拆；

所述防拆感应模块采用TMR磁阻传感器；TMR磁阻传感器配合磁性胶性黏贴材料固定在车辆挡风玻璃；磁性胶的作用在于替代地球磁场提供一个稳定的强磁场，使得TMR磁阻不容易受外面电磁环境所影响。

2.根据权利要求1所述的一种ETC电子标签的防拆装置，其特征在于，所述装置还包括物理防拆开关；

所述物理防拆开关用于与微处理器的输入端通信连接；所述物理防拆开关采用弹性压片，所述弹性压片将ETC电子标签的弹性柱压下，当所述ETC电子标签被拆掉时，弹性压片反馈至所述微处理器触动信号；所述微处理器根据所述触动信号发出使ETC电子标签失效的信号。

3.根据权利要求1所述的一种ETC电子标签的防拆装置，其特征在于，所述防拆装置还包括电源模块；

所述电源模块用于为微处理器供电。

4.一种ETC电子标签的防拆方法，是基于权利要求1至3任意一项所述的一种ETC电子标签的防拆装置实现的，其特征在于，包括以下步骤：

在防拆感应模块固定后，使ETC电子标签激活，获取激活后防拆参数；

实时监控防拆感应模块的状态，获取ETC电子标签工作时实时防拆参数；所述防拆感应模块采用TMR磁阻传感器；TMR磁阻传感器配合磁性胶性黏贴材料固定在车辆挡风玻璃；磁性胶的作用在于替代地球磁场提供一个稳定的强磁场，使得TMR磁阻不容易受外面电磁环境所影响；

根据所述激活后防拆参数和实时防拆参数之间的偏差判断ETC电子标签状态或者触发防拆；所述激活后防拆参数包括激活后第二ETC电子标签磁感电流、第二磁体相对角度和第二磁感距离；实时防拆参数包括ETC电子标签工作过程中实时获取的第三ETC电子标签磁感电流、第三磁体相对角度和第三磁感距离；根据所述激活后防拆参数和实时防拆参数之间的偏差判断ETC电子标签状态或者触发防拆的过程为：对比第三ETC电子标签磁感电流和第二ETC电子标签磁感电流的变化、第三磁体相对角度和第二磁体相对角度的变化以及第三磁感距离和第二磁感距离之间的变化，当磁体角度为1分钟内南北极变化5次及以上触发防拆。

5.根据权利要求4所述的一种ETC电子标签的防拆方法，其特征在于，所述方法还包括在在防拆感应模块固定后，记录ETC电子标签激活前的预登记参数；所述预登记参数包括预登记的第一ETC电子标签磁感电流、第一磁体相对角度和第一磁感距离。

6.根据权利要求5所述的一种ETC电子标签的防拆方法，其特征在于，所述方法还包括计算激活后防拆参数和预登记参数之间的偏差，判断偏差是否大于第一阈值，如果大于第一阈值，则激活失败。