[發明專利]用于城市路橋自由流收費的車道PSAM卡及其使用方法

有效

• 申請號: 201310040770.4
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103150771A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 曾致遠;黃文紅;楊峰;王壽全;崔雨勇;朱小偉;石世壯;黃鋒;李波
• 申請（專利權）人: 武漢市城市路橋收費管理中心;華中科技大學
• 主分類號: G07B15/06
• 分類號: G07B15/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王超

技術領域

本發明涉及城市智能交通應用領域中基于城市路橋自由流電子收費的車道PSAM（Purchase?Secure?Access?Module，銷售點終端安全存取模塊）卡技術方案。

背景技術

目前，城市路橋自由流收費技術是世界上最先進的路橋收費技術之一。它是一種沒有設置任何收費路障的快速電子收費系統。這種收費系統在一些發達國家已經相當成熟，但由于中國的應用市場與國外的應用市場存在很大的差異，所以直接運用國際現有的成熟技術會存在一定的風險；而在國內還處在研究階段，尚未有應用案例。

電子收費系統（Electronic?Toll?Collection，簡稱ETC）是國際上正在努力開發并推廣的用于公路、大橋和隧道的自動收費系統，特別適于高速公路或交通繁忙的橋梁和隧道采用。在電子收費系統中，車輛需安裝具有唯一標識的電子標簽（即OBU，On?Board?Unit，車載單元），而在收費站的車道或公路的龍門架上安裝可讀寫對應電子標簽的路側讀寫器（即RSU，Road?Side?Unit，路側單元）和車道控制器。

車道PSAM卡是一種終端安全控制模塊，放置于RSU中，用于通訊過程中的安全保護、多級密鑰分散、數據加密、解密、計算MAC（Message?Authentication?Code，信息鑒別碼）等運算操作。

目前中國電子收費系統的DSRC（Dedicated?Short?Range?Communications，專用短程通信）國家標準GB/T?20851-2007《電子收費專用短程通信》中的PSAM卡技術規范主要應用于一些省市的高速公路電子收費，其處理速度較慢，每條COS指令執行時間較長，而且無法應對多個OBU的并發處理的情況，因此無法滿足城市路橋自由流電子收費的應用需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種用于城市路橋自由流收費的車道PSAM卡及其使用方法，本發明性能良好，能滿足城市路橋自由流收費多OBU的并發處理。

本發明所采用的技術方案是：用于城市路橋自由流收費的車道PSAM卡，其文件結構采用樹狀層級結構，根節點為主控文件MF，其子節點包括目錄數據文件DIR、卡片公共信息文件、終端信息文件、主密鑰文件、基本應用目錄DF01、第一擴展應用目錄DF02和第二擴展應用目錄DF03，第二擴展應用目錄包括應用公共信息文件、終端應用交易序號和第二密鑰文件。

所述的車道PSAM卡，所述主密鑰文件和第二密鑰文件結構見下表：

用于城市路橋自由流收費的車道PSAM卡的使用方法，包括路側單元對車載單元進行并發操作中的雙向安全認證過程，雙向安全認證過程依次包括路側單元對車載單元的信息鑒別過程和車載單元對路側單元的訪問許可認證過程。

所述的方法，信息鑒別的方法包括以下步驟：

S1）路側單元對車載單元發送信息鑒別命令報文，在ACCOMPLISH?AUTHENTICATION命令調用入口，車載單元EASM（Embedded?Secure?Access?Module，嵌入式安全控制模塊）返回給路側單元車載單元隨機數序列號、車載單元密鑰版本號和車載單元合同序列號；

S2）路側單元根據車載單元密鑰版本號，通過SET?KEYINDEX命令選擇相應的車載單元加密主密鑰RK2；

S3）路側單元的PSAM卡隨機產生信息鑒別隨機數和信息鑒別隨機數序列號；

S4）路側單元利用車載單元合同序列號對RK2進行分散，生成臨時車載單元加密主密鑰tmpEncryptKey；

S5）路側單元利用車載單元隨機數序列號選擇對應的信息鑒別隨機數randRSUforAuthen，利用tmpEncryptKey對randRSUforAuthen進行數據加密運算生成臨時信息鑒別碼tmpAuthenticator；

S6）路側單元將信息鑒別隨機數傳輸至車載單元；

S7）車載單元對傳輸得到的信息鑒別隨機數進行加密運算產生信息鑒別碼Authenticator，并傳輸到路側單元；

S8）路側單元將tmpAuthenticator和Authenticator對比進行信息鑒別認證，相同則車載單元信息合法并進行后續處理，否則車載單元信息非法。