CN109873827A - 车路协同***及其数据安全传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车路协同***及其数据安全传输方法，在网络通信模块内搭载病毒识别程序、文件改写程序以及双向认证程序，对传输的感知信息数据进行病毒风险识别、文件改写判断，并对网络通信模块进行双向认证，只有双向认证成功后才能传输感知信息数据，并且只有没有病毒风险和未曾被改写的感知信息数据才允许进行传输；信息传输至控制中心，在控制中心接收信息前，通过内嵌在控制中心的通信安全保护模块再次进行病毒风险识别、文件改写判断，并对网络通信模块进行注册识别和双向认证，识别没有病毒风险且没有被改写且注册和双向认证成功后，控制中心才接收传输的感知信息数据。本发明从多个角度保证了传输数据的安全性。
Description
技术领域
本发明属于智能交通路网安全领域，涉及车路协同***数据安全领域，具体涉及车路协同***及其数据安全传输方法。
背景技术
智能车路协同***即IVICS(Intelligent Vehicle InfrastructureCooperative Systems)，简称车路协同***，是智能交通***(ITS)的最新发展方向。车路协同是采用先进的无线通信和新一代互联网等技术，全方位实施车车、车路动态实时信息交互，并在全时空动态交通信息采集与融合的基础上开展车辆主动安全控制和道路协同管理，充分实现人车路的有效协同，保证交通安全，提高通行效率，从而形成的安全、高效和环保的道路交通***。随着智能交通方向研究的深入，智能的车路协同***将有效的提高道路安全水平和公路交通运输效率。
车路协同***的应用领域包括道路交通管理、道路交通安全和信息服务等方面，这些应用不但有效加强了交通安全，并且可以实现共享实时交通数据，优化道路交通流量，还可以传播娱乐服务，给乘客提供优质的乘车服务。通过车路协同***的车载设备可以收集道路上的各种信息，例如：道路信息，包括路面质量、路面平整度、路面湿滑程度、道路坡度、红绿灯状态等；交通状况，包括交通拥挤情况、各个车辆的车速等信息。车载设备收集的信息可以帮助路网中的车辆制定相应的行使策略，以达到避免交通堵塞，确保行车安全的目的。例如：当前方车辆急刹车，或者车辆突然抛锚，尤其是在大雾或者暴雨等恶劣天气条件下，车辆会立即广播这些涉及安全的信息，其周围的其它车辆收到安全消息之后会迅速对相应情况做出反应，以避免交通事故，车辆在行使过程中会不断广播自己的位置、速度、行进方向等信息，使得车辆之间“知己知彼”，保持安全距离。因此，车路协同技术可以满足对现代交通安全、出行效率的迫切需求。
在实现车辆之间“知己知彼”目标的过程中，车路***、车车协同信息传输安全的保护是十分薄弱的。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种车路协同***及其数据安全传输方法，旨在解决路网，特别是车路协同***中数据传输安全问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
车路协同***，包括车载信息感知模块、路侧信息感知模块、网络通信模块、异常预警模块、信号控制与发布模块、通信安全保护模块以及控制中心；
车载信息感知模块，用于车辆在行驶过程中感知信息数据，包括车辆的运行参数、车载摄像头拍摄的周围环境数据参数以及车辆在道路上的实时定位信息；
路侧信息感知模块，用于感知道路综合信息数据；
网络通信模块，用于车载信息感知模块、路侧信息感知模块、异常预警模块、信号控制与发布模块以及控制中心之间的无线通信；
通信安全保护模块，包括第一通信安全保护模块和第二通信安全保护模块；第一通信安全保护模块搭载在网络通信模块中，包括病毒识别程序、文件改写程序以及双向认证程序；在网络通信模块进行感知信息数据的传输前，第一通信安全保护模块通过病毒识别程序识别感知信息数据是否存在病毒风险，通过文件改写程序判断感知信息数据是否曾被改写，通过双向认证程序对网络通信模块进行双向认证；若双向认证成功，同时其传输的感知信息数据不存在病毒且不曾被改写则继续利用网络通信模块进行传输；若双向认证失败，或传送的感知信息数据存在病毒或曾被改写，则拒绝进行感知信息数据传输，并将信息传输至异常预警模块；第二通信安全保护模块内嵌在控制中心中，包括病毒识别程序、文件改写程序以及注册和双向认证程序；控制中心在接收感知信息数据之前，第二通信安全保护模块通过病毒识别程序识别感知信息数据是否存在病毒风险，通过文件改写程序判断感知信息数据是否曾被改写，通过注册和双向认证程序对网络通信模块进行检测并判断其是否注册和双向认证是否成功；若已注册且双向认证成功，同时其传输的感知信息数据不存在病毒且不曾被改写则将感知信息数据继续传输至控制中心；若未注册或双向认证失败，或传送的感知信息数据存在病毒或曾被改写，则拒绝进行感知信息数据传输，并将信息传输至异常预警模块；
异常预警模块，将没有注册或双向认证失败的网络通信模块，或者存在病毒或曾被改写的感知信息数据，处理形成预警信息；对预警信息进行加密，加密信息后的预警信息传输至控制中心；
控制中心，用于接收感知信息数据，并接收异常预警模块传输的加密后的预警信息，解码发送至信号控制与发布模块；
信号控制与发布模块，用于接收控制中心传输的预警信息，并进行发布。
优选的，车载信息感知模块包括安装在车辆上的车辆运行参数传感器、车载摄像头、车载雷达、GPS卫星定位装置以及车载微处理单元；车辆运行参数传感器、车载摄像头、车载雷达和GPS卫星定位装置将采集的信息数据传输至车载微处理单元，再由车载微处理单元通过网络通信模块传输至控制中心。
优选的，路侧信息感知模块包括安装在道路上的地磁传感器、超声波传感器、红外传感器、RFID标签、信标、视频检测器、道路气象站、路面状态检测器和路侧处理单元；地磁传感器、超声波传感器、红外传感器、RFID标签、信标、视频检测器、道路气象站、路面状态检测器将采集的信息数据传输至路侧处理单元，再由路侧处理单元通过网络通信模块传输至控制中心。
优选的，道路综合信息数据包括：道路上的交通流量、速度、占有率、车头时距和车辆运行状况信息，车辆的行程时间和行程速度信息，道路沿线的气象信息，道路路面的结冰、湿度、凹凸以及障碍物信息。
优选的，网络通信模块为支持无线广域网、无线局域网、专用短程通信、自组织网络、传感器网络、3G网络或4G网络中任意一种或多种通信方式的通信模块。
车路协同***的数据安全传输方法，基于所述的***，包括：车载信息感知模块或路侧信息感知模块的感知信息数据在通过网络通信模块进行传输前，第一通信安全保护模块通过病毒识别程序识别感知信息数据是否存在病毒风险，通过文件改写程序判断感知信息数据是否曾被改写，通过双向认证程序对网络通信模块进行双向认证，若双向认证成功，同时其传输的感知信息数据不存在病毒且不曾被改写则继续利用网络通信模块进行传输；若双向认证失败，或传送的感知信息数据存在病毒或曾被改写，则拒绝进行感知信息数据传输，并将信息传输至异常预警模块进行预警；控制中心在接收感知信息数据之前，第二通信安全保护模块通过病毒识别程序识别感知信息数据是否存在病毒风险，通过文件改写程序判断感知信息数据是否曾被改写，通过注册和双向认证程序对网络通信模块进行检测并判断其是否注册和双向认证是否成功；若已注册且双向认证成功，同时其传输的感知信息数据不存在病毒且不曾被改写则将感知信息数据继续传输至控制中心；若未注册或双向认证失败，或传送的感知信息数据存在病毒或曾被改写，则拒绝进行感知信息数据传输，并将信息传输至异常预警模块。
优选的，通过异常预警模块进行预警具体是：将没有注册或双向认证失败的网络通信模块，或者存在病毒或曾被改写的感知信息数据，处理形成预警信息；预警信息采用MD5算法或RSA算法进行加密，加密后的预警信息传输至控制中心，控制中心接收加密后的预警信息后先进行解码，再通过信号控制与发布模块进行预警信息发布。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的车路协同***，在网络通信模块内搭载病毒识别程序、文件改写程序以及双向认证程序，对传输的感知信息数据进行病毒风险识别、文件改写判断，并对网络通信模块进行双向认证，只有双向认证成功后才能传输感知信息数据，并且只有没有病毒风险和未曾被改写的感知信息数据才允许进行传输；信息传输至控制中心，在控制中心接收信息前，通过内嵌在控制中心的通信安全保护模块再次进行病毒风险识别、文件改写判断，并对网络通信模块进行注册识别和双向认证，识别没有病毒风险且没有被改写且注册和双向认证成功后，控制中心才接收传输的感知信息数据。本发明从多个角度保证了传输数据的安全性，可以提高车路协同***内的信息传输安全性。
本发明的数据安全传输方法，对传输的感知信息数据进行病毒风险识别、文件改写判断，并对网络通信模块进行双向认证，允许双向认证成功后的网络通信模块进行感知信息数据传输，拒绝双向认证失败的网络通信模块进行感知信息数据传输，并且只允许没有病毒风险和未曾被改写的感知信息数据进行传输，当感知信息数据传输至控制中心后再次进行安全检验，检验成功后控制中心接收感知信息数据。形成具有唯一且安全的网络通信模块的通信频道，从多个角度保证了传输数据的安全性。
进一步的，通过采用MD5算法或RSA算法对异常预警模块的预警信息进行加密，可以防止重要的预警信息被恶意修改，避免造成车辆在道路上存在较大的隐藏危险。
附图说明
图1为本发明车路协同***组成框图。
图2为本发明数据安全传输方法的逻辑框图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明所述的车路协同***，包括车载信息感知模块、路侧信息感知模块、网络通信模块、异常预警模块、信号控制与发布模块、通信安全保护模块以及控制中心。
车载信息感知模块，是由安装在车辆上的各种车辆运行参数传感器、车载摄像头和雷达、GPS卫星定位装置以及车载微处理单元等组成；用于感知车辆在行驶过程中感知到的信息数据，包括车辆的各种运行参数、车载摄像头拍摄的周围环境数据参数以及车辆在道路上的实时定位信息。车辆运行参数传感器、车载摄像头、车载雷达和GPS卫星定位装置将采集的信息数据传输至车载微处理单元，再由车载微处理单元通过网络通信模块传输至控制中心。
路侧信息感知模块，是由安装在道路上的地磁传感器、超声波传感器、红外传感器、RFID标签、信标、视频检测器、道路气象站和路面状态检测器等组成；用于感知获取道路上的交通流量、速度、占有率、车头时距车辆运行状况信息、车辆的行程时间、行程速度、道路沿线的气象信息(如冰、雪、雨、雾、冻、大风)、道路路面的结冰、湿度、凹凸以及障碍物等道路综合信息数据。地磁传感器、超声波传感器、红外传感器、RFID标签、信标、视频检测器、道路气象站、路面状态检测器将采集的信息数据传输至路侧处理单元，再由路侧处理单元通过网络通信模块传输至控制中心。
网络通信模块为支持无线广域网、无线局域网、专用短程通信、自组织网络、传感器网络、3G网络或4G网络中任意一种或多种通信方式并存的通信模块；用于车载信息感知模块、路侧信息感知模块、异常预警模块、信号控制与发布模块以及控制中心之间的无线通信。
通信安全保护模块，包括第一通信安全保护模块和第二通信安全保护模块；第一通信安全保护模块搭载在网络通信模块中，包括病毒识别程序、文件改写程序以及双向认证程序。在网络通信模块进行感知信息数据的传递前，先利用通信安全保护模块进行通信安全保护，具体包括：第一通信安全保护模块通过病毒识别程序进行感知信息数据的识别，判断进行传输的感知信息数据是否存在病毒风险，通过文件改写程序进行判断原始传输的感知信息数据是否曾被改写；通过双向认证程序对网络通信模块进行双向认证；若双向认证成功，同时其传输的感知信息数据不存在病毒且不曾被改写则继续利用网络通信模块进行传输；若双向认证失败，或传送的感知信息数据存在病毒或曾被改写，则拒绝进行感知信息数据传输，并将信息传输至异常预警模块；第二通信安全保护模块内嵌在控制中心中，包括病毒识别程序、文件改写程序以及注册和双向认证程序；控制中心在接收感知信息数据之前，第二通信安全保护模块通过病毒识别程序识别感知信息数据是否存在病毒风险，通过文件改写程序判断感知信息数据是否曾被改写，通过注册和双向认证程序对网络通信模块进行检测并判断其是否注册和双向认证是否成功；若已注册且双向认证成功，同时其传输的感知信息数据不存在病毒且不曾被改写则将感知信息数据继续传输至控制中心；若未注册或双向认证失败，或传送的感知信息数据存在病毒或曾被改写，则拒绝进行感知信息数据传输，并将信息传输至异常预警模块。形成具有唯一且安全的网络通信模块的通信频道，进行信息数据的交互。
异常预警模块，由各种信息处理设备及显示、报警装置等组成。将没有注册或双向认证失败的网络通信模块，或者存在病毒或曾被改写的感知信息数据，处理形成预警信息；接收通信频道的交互信息数据，并通过异常预警模块的信息处理设备通过云计算进行信息数据处理，综合分析交通与空间、气象与道路等信息以及与GIS匹配等，及时发现道路上的交通异常或潜在的交通危险，实现对道路交通状态的实时监测，并提出科学合理的交通组织与优化对策，实现对全路网交通的有效组织与疏导，形成预警信息；通过对单个车辆运行轨迹和运行参数的分析，实现对个别违章车辆的预警或交通事故车辆的报警；通过对特定车辆监视及行驶参数的分析，实现最优路径的诱导，并将分析结果与决策信息形成预警信息。预警信息采用MD5算法或RSA算法进行加密，形成加密信息后传输至控制中心。
控制中心，用于接收网络通信模块传输的感知信息数据，并接收异常预警模块传输的加密后的预警信息，控制中心接收加密后的预警信息后先进行解码，再通过信号控制与发布模块进行预警信息发布。
信号控制与发布模块，用于接收控制中心传输的预警信息，并进行发布。
如图2所示，本发明所述的车路协同***数据安全传输方法，包括：车载信息感知模块或路侧信息感知模块的感知信息数据在通过网络通信模块进行传输前，第一通信安全保护模块通过病毒识别程序识别感知信息数据是否存在病毒风险，通过文件改写程序判断感知信息数据是否曾被改写，通过双向认证程序对网络通信模块进行双向认证，若双向认证成功，同时其传输的感知信息数据不存在病毒且不曾被改写则继续利用网络通信模块进行传输；若双向认证失败，或传送的感知信息数据存在病毒或曾被改写，则拒绝进行感知信息数据传输，并将信息传输至异常预警模块进行预警；控制中心在接收感知信息数据之前，第二通信安全保护模块通过病毒识别程序识别感知信息数据是否存在病毒风险，通过文件改写程序判断感知信息数据是否曾被改写，通过注册和双向认证程序对网络通信模块进行检测并判断其是否注册和双向认证是否成功；若已注册且双向认证成功，同时其传输的感知信息数据不存在病毒且不曾被改写则将感知信息数据继续传输至控制中心；若未注册或双向认证失败，或传送的感知信息数据存在病毒或曾被改写，则拒绝进行感知信息数据传输，并将信息传输至异常预警模块；异常预警模块将没有注册或双向认证失败的网络通信模块，或者存在病毒或曾被改写的感知信息数据，处理形成预警信息；预警信息采用MD5算法或RSA算法进行加密，加密后的预警信息传输至控制中心，控制中心接收加密后的预警信息后先进行解码，再通过信号控制与发布模块进行预警信息发布。
Claims (7)
1.车路协同***，其特征在于，包括车载信息感知模块、路侧信息感知模块、网络通信模块、异常预警模块、信号控制与发布模块、通信安全保护模块以及控制中心；
车载信息感知模块，用于车辆在行驶过程中感知信息数据，包括车辆的运行参数、车载摄像头拍摄的周围环境数据参数以及车辆在道路上的实时定位信息；
路侧信息感知模块，用于感知道路综合信息数据；
网络通信模块，用于车载信息感知模块、路侧信息感知模块、异常预警模块、信号控制与发布模块以及控制中心之间的无线通信；
通信安全保护模块，包括第一通信安全保护模块和第二通信安全保护模块；第一通信安全保护模块搭载在网络通信模块中，包括病毒识别程序、文件改写程序以及双向认证程序；在网络通信模块进行感知信息数据的传输前，第一通信安全保护模块通过病毒识别程序识别感知信息数据是否存在病毒风险，通过文件改写程序判断感知信息数据是否曾被改写，通过双向认证程序对网络通信模块进行双向认证；若双向认证成功，同时其传输的感知信息数据不存在病毒且不曾被改写则继续利用网络通信模块进行传输；若双向认证失败，或传送的感知信息数据存在病毒或曾被改写，则拒绝进行感知信息数据传输，并将信息传输至异常预警模块；第二通信安全保护模块内嵌在控制中心中，包括病毒识别程序、文件改写程序以及注册和双向认证程序；控制中心在接收感知信息数据之前，第二通信安全保护模块通过病毒识别程序识别感知信息数据是否存在病毒风险，通过文件改写程序判断感知信息数据是否曾被改写，通过注册和双向认证程序对网络通信模块进行检测并判断其是否注册和双向认证是否成功；若已注册且双向认证成功，同时其传输的感知信息数据不存在病毒且不曾被改写则将感知信息数据继续传输至控制中心；若未注册或双向认证失败，或传送的感知信息数据存在病毒或曾被改写，则拒绝进行感知信息数据传输，并将信息传输至异常预警模块；
异常预警模块，将没有注册或双向认证失败的网络通信模块，或者存在病毒或曾被改写的感知信息数据，处理形成预警信息；对预警信息进行加密，加密信息后的预警信息传输至控制中心；
控制中心，用于接收感知信息数据，并接收异常预警模块传输的加密后的预警信息，解码发送至信号控制与发布模块；
信号控制与发布模块，用于接收控制中心传输的预警信息，并进行发布。
2.根据权利要求1所述的车路协同***，其特征在于，车载信息感知模块包括安装在车辆上的车辆运行参数传感器、车载摄像头、车载雷达、GPS卫星定位装置以及车载微处理单元；车辆运行参数传感器、车载摄像头、车载雷达和GPS卫星定位装置将采集的信息数据传输至车载微处理单元，再由车载微处理单元通过网络通信模块传输至控制中心。
3.根据权利要求1所述的车路协同***，其特征在于，路侧信息感知模块包括安装在道路上的地磁传感器、超声波传感器、红外传感器、RFID标签、信标、视频检测器、道路气象站、路面状态检测器和路侧处理单元；地磁传感器、超声波传感器、红外传感器、RFID标签、信标、视频检测器、道路气象站、路面状态检测器将采集的信息数据传输至路侧处理单元，再由路侧处理单元通过网络通信模块传输至控制中心。
4.根据权利要求1所述的车路协同***，其特征在于，道路综合信息数据包括：道路上的交通流量、速度、占有率、车头时距和车辆运行状况信息，车辆的行程时间和行程速度信息，道路沿线的气象信息，道路路面的结冰、湿度、凹凸以及障碍物信息。
5.根据权利要求1所述的车路协同***，其特征在于，网络通信模块为支持无线广域网、无线局域网、专用短程通信、自组织网络、传感器网络、3G网络或4G网络中任意一种或多种通信方式的通信模块。
6.车路协同***的数据安全传输方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的***，包括：车载信息感知模块或路侧信息感知模块的感知信息数据在通过网络通信模块进行传输前，第一通信安全保护模块通过病毒识别程序识别感知信息数据是否存在病毒风险，通过文件改写程序判断感知信息数据是否曾被改写，通过双向认证程序对网络通信模块进行双向认证，若双向认证成功，同时其传输的感知信息数据不存在病毒且不曾被改写则继续利用网络通信模块进行传输；若双向认证失败，或传送的感知信息数据存在病毒或曾被改写，则拒绝进行感知信息数据传输，并将信息传输至异常预警模块进行预警；控制中心在接收感知信息数据之前，第二通信安全保护模块通过病毒识别程序识别感知信息数据是否存在病毒风险，通过文件改写程序判断感知信息数据是否曾被改写，通过注册和双向认证程序对网络通信模块进行检测并判断其是否注册和双向认证是否成功；若已注册且双向认证成功，同时其传输的感知信息数据不存在病毒且不曾被改写则将感知信息数据继续传输至控制中心；若未注册或双向认证失败，或传送的感知信息数据存在病毒或曾被改写，则拒绝进行感知信息数据传输，并将信息传输至异常预警模块。
7.根据权利要求6所述的车路协同***的数据安全传输方法，其特征在于，通过异常预警模块进行预警具体是：将没有注册或双向认证失败的网络通信模块，或者存在病毒或曾被改写的感知信息数据，处理形成预警信息；预警信息采用MD5算法或RSA算法进行加密，加密后的预警信息传输至控制中心，控制中心接收加密后的预警信息后先进行解码，再通过信号控制与发布模块进行预警信息发布。
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