專利名稱：道路收費系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及道路收費系統(tǒng)，用于實現(xiàn)自動付費系統(tǒng)以基于所使用 的路段降低道路收費。
背景技術(shù)：
電信和信息學的綜合使用被稱作遠程信息處理。車輛遠程信息處 理系統(tǒng)可以用于許多目的，包括收取道路收費、管理道路使用(智 能運輸系統(tǒng))、跟蹤車隊位置、恢復被盜車輛、提供自動碰撞通知、位 置驅(qū)動駕駛員信息服務、以及車輛內(nèi)早期警告通知報警系統(tǒng)(車輛事 故預防)
道路收費被認為是車輛遠程信息處理的最具希望的廣闊市場。遠 程信息處理目前開始作為針對封閉服務的多媒體服務盒進入消費汽車 環(huán)境。這些市場在數(shù)量上仍舊不大并被認為是縫隙市場。歐盟和荷蘭
作為主導國家有意從2012年開始引入道路收費作為每輛車的強制功 能。
迄今，道路收費己經(jīng)用于高速公路計費、卡車計費以及在特定區(qū) (例如，倫敦城)駕駛車輛的計費。 一般使用車輛必須停靠的收費廣 場，或者短距離通信系統(tǒng)允許在車輛通過時自動借記資金。
在不久的將來所需的道路付費功能將強制針對缺乏(或無)基礎(chǔ) 設(shè)施的要求并且將針對駛過的每英里強制收費。
設(shè)想車輛將具有車載GPS系統(tǒng)(更一般地具有GNSS系統(tǒng))和GSM
(移動電話網(wǎng)絡(luò))連接，使得能夠?qū)⑿畔⒅欣^至集中式道路收費系統(tǒng)。 自動道路收費系統(tǒng)中的收費系統(tǒng)可以基于通過的距離、時間、位 置和車輛特性。道路收費可以應用于所有車輛，或其可以排除特定種 類的車輛(例如具有外國車號牌的車輛)?；诟鶕?jù)GSM前端報告的 車輛采用的路線來計算費用。GSM前端用來建立與道路收費后端服務
4器的類互聯(lián)網(wǎng)連接。
存在兩種基本類型的車載單元(OBU),并且這些將被描述為"胖" 和"瘦"客戶端解決方案。
在胖客戶端情況下，在將產(chǎn)生的行程費用傳送至道路收費后端服
務器之前，對GPS數(shù)據(jù)進行處理的車載單元執(zhí)行地圖匹配和行程費用 計算。在這種情況下很容易保守駕駛員隱私，這是由于GPS數(shù)據(jù)保持 在車載單元內(nèi)并僅向外部傳送簡單數(shù)字(行程費用)。
在瘦客戶端情況下，地圖匹配和行程費用計算步驟可以由外部服 務器來執(zhí)行，因此危及到駕駛員的隱私，這是由于在傳輸期間第三方 欄截到數(shù)據(jù)，或者由于(在最差的情況下)外部服務器本身是類"老 大哥"方案的一部分。
在針對瘦客戶端的標準解決方案的情況下，駕駛員別無選擇，只 能信任系統(tǒng)是強壯的并且他們的數(shù)據(jù)沒有用于除了道路收費應用以外
的其他目的。瘦客戶端情況的優(yōu)點是OBU所需的計算量較低，并且
當更新地圖時僅需要更新后端服務器。
本發(fā)明具體涉及瘦客戶端解決方案，并旨在增加這樣系統(tǒng)內(nèi)用戶 數(shù)據(jù)的保密性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種包括車載單元在內(nèi)的道路收費系統(tǒng)，所
述系統(tǒng)包括
衛(wèi)星導航接收器，實現(xiàn)位置跟蹤功能；
第一數(shù)據(jù)處理裝置，用于基于從接收器提供的衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)來確 定采用的路線，并用于確定道路收費等級，所述衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)與可變 身份相關(guān)聯(lián)；以及
第二數(shù)據(jù)處理裝置，用于接收由第一數(shù)據(jù)處理裝置提供的道路收 費等級，
其中，衛(wèi)星導航接收器適于使用可變身份來從第二數(shù)據(jù)處理裝置 獲得確定的道路收費等級。
上述提供了瘦客戶端情況，但是具有與瘦客戶端解決方案相對應
5的數(shù)據(jù)安全性。因此，地圖映射和行程費用計算步驟由車載單元委托 給外部單元，但是該委托是匿名執(zhí)行的，使得針對外部處理發(fā)送的數(shù) 據(jù)不危及數(shù)據(jù)的保密性。
該系統(tǒng)優(yōu)選地還包括移動電話接收器，用于在衛(wèi)星導航接收器 與第一和第二數(shù)據(jù)處理裝置之間實現(xiàn)通信。該系統(tǒng)因此將GPS (或其 他基于衛(wèi)星的導航系統(tǒng))與移動電話通信進行組合。
接收器可以將衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)提供為周期采樣塊，其中，每當將衛(wèi) 星導航數(shù)據(jù)的采樣塊提供給第一數(shù)據(jù)處理裝置時改變可變身份。如果 可變密鑰未知，則這使得將數(shù)據(jù)采樣進行組合的任務變得更加困難。
每個采樣塊可以與預定持續(xù)時間相對應，或者與預定區(qū)域內(nèi)行程 的一部分相對應。在后者的情況下，多個系統(tǒng)將在相同位置(在限定 區(qū)域的邊界處)交換它們的可變身份值(用作ID加密密鑰)。這意味 著，由于許多系統(tǒng)將在相同時刻和位置改變它們的可變身份，行程信 息的匹配將變得更加復雜。
由接收器提供給第一數(shù)據(jù)處理裝置的衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)可以包括定 時信息，該定時信息的精度不高于1分鐘，或者更優(yōu)選地可以是10分鐘。 這同樣有助于避免由于此時定時如此不明確使得存在太多可能的采樣 組合，而需要對數(shù)據(jù)采樣進行簡單整理。
數(shù)據(jù)可以經(jīng)由代理由接收器提供給第一數(shù)據(jù)處理裝置。這意味 著，在將數(shù)據(jù)傳輸至第一處理裝置之前可以對該數(shù)據(jù)進行整理，并且 這使獨立路線部分的識別變得更加困難。代理可以包括系統(tǒng)的其他衛(wèi) 星導航接收器。
第二數(shù)據(jù)處理裝置甚至可以由其他衛(wèi)星導航接收器來實現(xiàn)。這意 味著，盡管需要兩個處理裝置來分離道路行程分析、費用計算和對用 戶的費用分配，但是僅需要一個服務器，這是由于其他接收器可以用 作其他處理裝置。
本發(fā)明還提供了一種在道路收費系統(tǒng)內(nèi)的計算道路收費的方法， 所述方法包括
使用衛(wèi)星導航接收器來實現(xiàn)位置跟蹤功能；
基于由接收機提供給第一處理裝置的衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)來確定采用的路線，并確定道路收費等級，所述衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)與可變身份相關(guān)聯(lián);
在第二數(shù)據(jù)處理裝置處接收由第一數(shù)據(jù)處理裝置提供的道路收
費等級；以及
在接收器處使用可變身份來從第二數(shù)據(jù)處理裝置獲得確定的道 路收費等級。


現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的示例，在附圖中
圖l示出了可以應用本發(fā)明的己知道路收費系統(tǒng)；
圖2示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的第一示例；
圖3示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的第二示例；
圖4示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的第三示例；
圖5示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的第四示例；以及
圖6示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的第五示例。
具體實施例方式
圖l示出了 (己知的)瘦客戶端道路收費解決方案的基本配置， 該基本配置基于針對基礎(chǔ)設(shè)施缺乏型道路收費的離線最小客戶端系 統(tǒng)。
GPS數(shù)據(jù)由GPS接收器1進行捕獲。將該數(shù)據(jù)解碼成位置數(shù)據(jù)(經(jīng) 度-緯度)。將位置數(shù)據(jù)連同定時(時鐘)數(shù)據(jù)一起存儲在智能卡(智 能XA)形式的存儲器2中。周期性地將批量存儲數(shù)據(jù)發(fā)送至后端道路 收費服務器4，如批下載6所示。理想地，這可以使用蜂窩調(diào)制解調(diào)器8 通過GSM功能(通用分組無線服務"GPRS"或第三代移動電話"3G") 來進行。后端服務器能夠通過該數(shù)據(jù)重構(gòu)駛過的行程。
服務器還包含在特定時刻有效的道路價格的數(shù)據(jù)庫。最后，計算 總價格，并且駕駛員獲得發(fā)票(例如，每月)。
為了確保數(shù)據(jù)不被用戶篡改，在GPS解碼器與存儲器2的抗篡改環(huán) 境之間以加密方式(例如，DES或3DES)來交換數(shù)據(jù)。智能卡提供良 好的防篡改環(huán)境。如果來自道路收費的總收入近似等于根據(jù)現(xiàn)有稅制的實際稅收， 平均費用/千米非常小。因此，每次行程非常短，這意味著連續(xù)在線交 易方案可能不令人滿意，因此期望批下載。
這種類型的交易方案非常符合金融世界所使用的當前已知的電 子錢包方案。
以前，這樣系統(tǒng)中的隱私保護是困難的。系統(tǒng)存儲GSM、 GPS和 個人身份數(shù)據(jù)的組合并將其傳輸至中央服務器系統(tǒng)。保持隱私保護意 味著，在總的端對端系統(tǒng)級(包括服務器基礎(chǔ)設(shè)施)，需要安全性。
本發(fā)明提供了附加措施來提供所傳輸?shù)男畔⒌谋Ｃ苄浴?br> 在本發(fā)明的系統(tǒng)中，外部服務器(處理裝置)執(zhí)行對道路收費值 進行計算的功能，使得利用最少的車載數(shù)據(jù)處理來獲得瘦客戶端解決 方案。然而，在兩個處理裝置中共享道路收費計算和對用戶的分配。
在圖2中示出了第一和最基本的示例。
車載衛(wèi)星導航接收器IO (車載單元，OBU)實現(xiàn)了位置跟蹤功能。 第一服務器12基于從接收器10提供的匿名并加密的衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)來確 定采用的路線。通過將衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)與車載單元10所選擇的可變身份 而不與固定車載單元身份相關(guān)聯(lián)來使數(shù)據(jù)匿名。
將GPS數(shù)據(jù)提供為周期采樣的塊，即"分片"。第一服務器12確定 每個片(即針對每個行程部分)的道路收費等級。
第二服務器14接收由第一服務器提供的針對行程的給定片的道
路收費等級。第二服務器是公共服務器，所有OBU詢問該公共服務器
以提取它們相應的收費信息。
車載衛(wèi)星導航接收器10使用可變身份從第二服務器14獲得確定
的道路收費等級，以找到正確的道路收費信息。這是一個獲取操作， 0BU通過該獲取操作詢問服務器14。
上述提供了瘦客戶端情況，但是具有與胖客戶端解決方案相對應 的數(shù)據(jù)安全性。因此，地圖匹配和行程費用計算步驟由車載單元委托 給外部單元，但是通過根據(jù)拆分知識原則匿名執(zhí)行該委托。因此，將 委托的任務拆分成兩個分離的任務，將這兩個分離的任務中的每一個 委托給分離的實體，使得沒有實體具有足夠的知識來推斷出汽車的身
8份及其行進的路線。
如果能夠推導出三個元素(車輛身份、時間和行進的行程)則會
破壞數(shù)據(jù)的保密性；在圖2的布置中，兩個服務器均不能推導出車輛的
身份及其行進的路線。
然后將所確定的道路收費費用("行程費用")以關(guān)于胖客戶端解
決方案的相同方式提供給道路收費結(jié)算服務器16。
順序地由兩個服務器來實現(xiàn)地圖匹配和道路收費分配兩個任務。
第一服務器12以匿名的方式從OBU接收數(shù)據(jù)，并且針對匿名ID執(zhí)行地 圖匹配和道路收費費用的計算。
該匿名(可變)ID不會傳達任何身份信息-其僅僅是由OBU記憶 的標簽并隨后用來獲得所計算的道路收費值。
第二服務器將所計算的行程費用分配給用戶身份，例如，納稅人 ID。在OBU使用可變ID詢問服務器14時將該納稅人ID提供該OBU。
當服務器14接收到來自第一服務器12的數(shù)據(jù)時以及在確認第一 服務器12已破壞了所使用的數(shù)據(jù)之后，僅將行程費用分配給用戶。
這樣，第一服務器12不能將用戶身份分配給行進的路線，并且第 二服務器永遠不會知道所采用的路線。
在該最基本的設(shè)置中存在兩個缺點。
(i) 第一，第一服務器可能能夠使用在網(wǎng)絡(luò)或鏈路層處可用的知 識(例如，IP或MAC地址)來推導上載其數(shù)據(jù)的車載單元的身份。
(ii) 第二，盡管第一服務器將不會獲得任何類型的恒定ID，但
該實體仍舊可能通過分析行程路線信息來導出車載單元的身份。例如， 可以設(shè)想能夠分離駕駛員的住宅或辦公室，從而識別匿名車載單元的 擁有者。如果已知該駕駛員的行進習慣或他當前的位置，就能夠用來 找到與匿名車載單元的匹配。
對于第一個問題的解決方案是，安排將數(shù)據(jù)作為批次從代理服務 器提供給第一服務器。這會在以下進一步討論。
為了解決第二個問題，第一種方法是將行進路線信息的提供限于 主要公路，如高速公路以及主要和次要國道，但是不包括鄉(xiāng)村/農(nóng)村公 路。上述方案在道路計價方案針對全國應用一般固定費用(可能與時
9間相關(guān))的實現(xiàn)方式中是適合的，但是對于高速公路和國道具有較高 的差別費用。在這種情況下，當駕駛汽車到有差別費用的區(qū)域外時， 第一服務器不需要精確的汽車位置來計算道路計價費用。應用該限制 可以防止服務器能夠定位用戶的家庭或辦公位置，從而提高了匿名性。
第二種方法是通過布置OBU來增加數(shù)據(jù)匿名性的等級，從而以周 期性時間間隔產(chǎn)生新的隨機ID，并當將未來行進數(shù)據(jù)傳送至服務器時 使用新的ID。該原則是將完整行程的路線信息分割成若干部分，并將 每個部分與和其他ID無關(guān)的隨機ID相關(guān)聯(lián)。 一個部分將包含與單一隨 機ID相關(guān)聯(lián)的GPS定位的集合。這移除了連接之間的鏈路。
僅OBU具有將一個部分的隨機ID與相同路線的另一部分相關(guān)的 信息。
這可以通過配置OBU使用內(nèi)部密鑰來實現(xiàn)。OBU保持針對每個新 部分而遞增的內(nèi)部計數(shù)器，并且使用內(nèi)部密鑰對計數(shù)器的值進行加密， 以獲得隨機ID。因此僅知道該密鑰的實體能夠?qū)⑾嗤肪€的部分關(guān)聯(lián)
在一起。
以這樣的方式將路線分成部分可以以規(guī)則時間間隔或規(guī)則距離 間隔發(fā)生。然而，為了防止服務器能夠使用部分之間的相關(guān)信息(例 如，具有與另一部分的端點相同的出發(fā)點的部分)，良好的劃分策略是 在國家GNSS (即，GPS)地圖上實現(xiàn)虛擬網(wǎng)格，并在每當OBU跨過該 網(wǎng)格中的單元的邊界時使該OBU產(chǎn)生新的隨機部分ID。這可以通過分 析GPS坐標，并且在每當弧秒正好為0，產(chǎn)生新ID時，即，近似形成具 有l(wèi)kmXlkm單元的網(wǎng)格來實現(xiàn)。
符合該系統(tǒng)的所有OBU必須在跨過網(wǎng)格單元時執(zhí)行相同的隨機 ID切換。因此，在相同高速公路上的所有汽車將精確地在相同位置切 換ID，從而對于后端服務器而言很難將不同ID—起進行比較。
另一種預防是將在被傳送至服務器的數(shù)據(jù)中所包括的時間信息 降低至最低可能的分辨率。如果提供非常精確的定時信息，則服務器 可以使用該精確定時信息來將時間上連續(xù)的部分關(guān)聯(lián)。防止上述操作 的方式是將時間分辨率降低至分鐘、IO分鐘間隙或小時(例如)。甚至 小時的分辨率足以實現(xiàn)任何實際時間相關(guān)的道路計價費用。對于針對單個汽車的單次行程的道路計價費用的計算，下面將更 詳細地描述系統(tǒng)實際如何操作的示例。汽車采集GPS定位并將該信息
劃分成片，每個片與如上所述看似獨立的隨機ID相關(guān)聯(lián)。
當部分完整時，OBU10將針對該部分的GPS定位、行進時間(具 有如上所述的降低的分辨率)、以及隨機ID傳送至第一服務器12。
第一服務器然后開始計算該部分的費用，或其可以在后續(xù)時間批 處理這項工作。當完成計算時，將價格和隨機ID傳送至第二服務器14， 該第二服務器14使該信息在服務器(互聯(lián)網(wǎng)服務器)上可用。同時， 第一服務器解構(gòu)用來計算該部分價格的數(shù)據(jù)(包括所有GPS定位)。這 符合任何可能的數(shù)據(jù)保護條例，并增強了系統(tǒng)的保密性。
當行程完整時，OBU10聯(lián)系第二服務器14，并取出該行程中針對 每個部分的價格。OBU IO可以容易地使用其內(nèi)部密鑰來獲得需要的價 格信息。
OBU IO添加每個部分的價格，并將結(jié)果傳送至道路收費后端服務 器16。
道路收費后端服務器16可以利用第二服務器所報告的費用對從 OBU向其傳送的道路收費費用進行驗證(由于其具有用戶的ID)，并 且然后系統(tǒng)跟蹤任何失配。
從以上描述中清楚看出，第一服務器可以使用針對單一部分的 GPS信息，但是不能將部分關(guān)聯(lián)到一起來構(gòu)建完整行程，并不會知道 OBU的身份。由于單一OBU執(zhí)行所有取出請求，第二服務器可以將部 分一起進行比較，但是其不可以使用GPS信息。
存在對該系統(tǒng)的許多可能的改進，以下描述了其中的一些。
對己取出的價格的有效性進行驗證
理想地，存在用于OBU IO對由第二服務器提供的價格的有效性進 行驗證的裝置。為此， 一種方式是使第一服務器12標記行程片收費 的每個數(shù)據(jù)集合和針對該行程片的可變ID。這樣，OBU可以對針對給 定部分ID的價格的完整性進行驗證。
對OBU中的篡改進行檢測
道路收費服務器16必須相信OBU還沒有被篡改，并且在添加價格
ii之前價格還沒有改變。這理所當然暗示了， OBU10必須實現(xiàn)為防篡改 設(shè)備。道路收費服務器16因此被布置為對所計算的費用的完整性進行
驗證。許多選項是可能的
-OBU IO可以簡單地將標記后的數(shù)據(jù)對(行程片ID和行程片收費) 的列表轉(zhuǎn)發(fā)至道路收費服務器，該道路收費服務器然后對每一對的標 記進行驗證并計算總和。
-為了防止被篡改的OBU簡單地從第二服務器中取出最便宜的費 用，或者在其與道路收費服務器16通信中省略最貴的部分，OBU可以 取而代之向道路收費服務器16提供其內(nèi)部密鑰，該道路收費服務器16
然后將使用該內(nèi)部密鑰來請求第二服務器執(zhí)行費用計算。在這種情況 下，OBU10可以例如針對每個新的行程來產(chǎn)生新的內(nèi)部密鑰，并使用 重置為1的計數(shù)器來開始產(chǎn)生ID。
-此外，道路收費服務器16可以聯(lián)系第二服務器14，并對丟失的部 分ID進行驗證，或跟蹤任何OBU IO還沒有取出的歷史部分ID。
防止可從GSM連接獲得OBU
由于OBU始終聯(lián)系第一服務器以便上載其部分數(shù)據(jù)，第一服務可 能推斷出OBU的身份(例如，使用類似媒體訪問控制地址的鏈路層數(shù) 據(jù))，并因此使用該信息來將若干部分一起比較?？朔@種情況的方式 是使第二服務器被布置為匿名代理。
在圖3中示出了該構(gòu)思，圖3與圖2的唯一不同在于，OBU IO和第 一服務器12之間的通信是經(jīng)由匿名代理30進行的。
在這種情況下，許多OBU將在同時聯(lián)系地圖匹配服務器12，并且 被上載至服務器12的數(shù)據(jù)然后將包含已由匿名代理30比較的許多獨立 部分的數(shù)據(jù)。
在圖4中示出了另一備選方案，其中，OBUs的網(wǎng)絡(luò)和代理40此時 可以用來代替第二服務器。
在這種情況下，源OBU10還隨機產(chǎn)生(使用另一內(nèi)部密鑰)必須 向其傳送數(shù)據(jù)對(行程片收費和行程片ID)的目標OBU編號，并且經(jīng) 由代理40將該編號連同部分數(shù)據(jù)和隨機ID—起傳送至第一服務器12。
當?shù)谝环掌?2完成其對特定行程部分的計算時，第一服務器12
12經(jīng)由代理40聯(lián)系所分配的"目標"OBU，并將部分費用和ID上載至"目 標"OBU。
稍后，源OBU10聯(lián)系每個所選OBU (同樣經(jīng)由代理40)，其中一 個OBU聯(lián)系一個部分，并且計算總和。在該變型中，優(yōu)點是不再需要 第二實體服務器，這是由于路線/道路收費計算的第二部分由其他OBU
來實現(xiàn)。存在所需帶寬少量增加的缺點。
在圖5所示的另一變型中，應用圖4的方法，但是OBU網(wǎng)絡(luò)本身用 作分布式匿名代理50。源OBU再次隨機產(chǎn)生目標OBU的編號(如上結(jié) 合圖4描述的)，并將其部分數(shù)據(jù)傳送至目標OBU，該目標OBU然后將 該數(shù)據(jù)傳送至第一服務器12。在第一服務器12完成計算時，再次將結(jié) 果(行程片收費和ID)發(fā)送回至目標OBU，該目標OBU將稍后由源OBU聯(lián)系。
可以對該方法進行改進以進一步增加在所計算的費用中道路收 費服務器的機密度，改進如下
第一服務器12采集目標OBU編號和OBU已傳送的部分ID。然后將 該信息傳遞至道路收費服務器16。
每個OBU將己被其傳送至第一服務器的部分ID的列表連同源 OBU的編號一起傳送至道路收費服務器。
道路收費服務器可以對該信息進行互相關(guān)，以檢測一些部分是否 沒有被源OBU報告，如果是，則識別源OBU。
如果需要，系統(tǒng)允許將數(shù)據(jù)有托管給外部合法實體，該實體將存 儲該數(shù)據(jù)，用于其他必要強制執(zhí)行或滿足一些保留策略。對該數(shù)據(jù)進 行加密，使得僅允許授權(quán)方訪問，并且數(shù)據(jù)保護法案涵蓋對數(shù)據(jù)的使 用。
系統(tǒng)還允許其他強制方案，例如在檢查站強制攝像機拍攝汽車牌 照，并且道路收費服務器然后可以驗證針對該汽車的報告確實覆蓋了 拍攝照片的位置。
為此，OBU可以簡單地將針對每個部分的路線信息存儲在存儲器 中，并在請求強制時將該信息連同部分ID和所計算的費用一起提供給 道路收費服務器。道路收費服務器然后對數(shù)據(jù)的有效性進行驗證。圖6示出了另一變型，其中使用圖3的代理30，并在服務器12將ID 和行程片收費數(shù)據(jù)提供給"目標"OBU時，可以將ID和行程片收費數(shù) 據(jù)直接提供給OBU的網(wǎng)絡(luò)60而無需經(jīng)由代理服務器。因此，代理服務 器僅執(zhí)行對要發(fā)送至服務器12的數(shù)據(jù)比較。源OBU詢問OBU來實現(xiàn)對 道路收費數(shù)據(jù)的取出。
在所有示例中，第一服務器12可以容易地收集道路使用統(tǒng)計信 息，并傳送至道路收費服務器16，道路收費服務器16然后可以使用該 信息來限定改進的計價方案以便改進移動性。
本發(fā)明的系統(tǒng)可以通過提供保密性友好解決方案來對OBU提供 商給出優(yōu)于具有競爭產(chǎn)品的其他OBU提供商的優(yōu)勢。
總之，本發(fā)明提供了一種地圖匹配和行程費用計算的保密性友好 的委托。地圖匹配和行程費用計算被委托給第三方，使得第三方不可 能分離出系統(tǒng)的單個用戶的移動。在系統(tǒng)中，單個實體不可能獨自侵 犯用戶的保密性，而是需要兩個或多個實體的串通。
系統(tǒng)還允許以匿名的方式收集道路使用統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
以上將本發(fā)明描述為支持改進的保密性。然而，本發(fā)明還針對道 路計價系統(tǒng)中的交易流提供了優(yōu)勢。
基本的交易流在于，在車輛(用作車內(nèi)汽車安全銀行終端)和個 人銀行賬戶之間交易針對行進路線的價格。個人銀行賬戶可以實現(xiàn)為 其中存儲了一些用于在購買道路計價服務的錢款的個人錢夾。在更多 精心設(shè)計的方案中，該賬戶可以是鏡像銀行賬戶。
在上述系統(tǒng)中，車內(nèi)設(shè)備(OBU)經(jīng)由GPS接收來收集路線/時間 信息，以用于基于位置的服務。路線/時間信息用來計算行程價格。該 價格可以在OBU中進行處理，或者可以利用道路計價后端服務器(根 據(jù)痩客戶端解決方案的需要)。將該價格提供給OBU的安全交易引擎， OBU然后與利用個人身份的個人賬戶交易該價格。
金融信息的流可以針對不同服務器使用處理任務的相同劃分，通 過將路徑點和定時數(shù)據(jù)與身份和計價信息分離來保持金融信息的保密 性。道路計價服務器將路徑點和定時信息(可能連同如汽車類型等其 他信息一起)處理成價格。將該價格發(fā)送至將該價格與身份進行組合
14的OBU，以與銀行賬戶交易價格。
該方案與現(xiàn)有道路計價服務非常不同，其中付費方案是所提供的 服務的一部分。典型地，付費基于每月的發(fā)票或預付帳單。
本發(fā)明的處理配置實現(xiàn)了政府和終端用戶駕駛員要獲得的多種 益處。
針對政府的益處
-交易是完全有保證的并且安全的(基于現(xiàn)有銀行安全指南和條例)。
-保持完全的保密性。
-仕吞丁使用從回疋怳HX力果問口J文力果tfJ杵戈T，収/付必、須等待 要在起初若干年內(nèi)產(chǎn)生的收入。銀行機構(gòu)基于用戶賬戶中的資金使錢 款可能，并從而向政府提供銀行保證。
-該方案支持安全多服務傳遞(參見以下說明)。
-基于從所有081;獲得的路線/時間信息，政府可以根據(jù)私人道路 計價操作員或銀行交易操作員來預測收入。之前由于保密性的破壞這 是不可能的。
-由于與銀行賬戶進行交易，該方案支持各種道路計價方案。OBU
可以聯(lián)系本地道路計價服務器。不需要復雜的漫游結(jié)構(gòu)。 針對終端用戶的益處
-人們信任他們的銀行，并且系統(tǒng)的金融方面可以基于銀行證明的 交易。
-該方案保持完全的保密性。
-終端用戶可以決定針對金融方面和道路計價供應商使用哪個服 務供應商(如果存在選擇)。
-該方案支持單個OBU的多用戶操作。通過個人卡和個人賬戶可 以限定對服務的訪問。這實現(xiàn)了針對合用車和租用車的簡單實現(xiàn)方式。
-安全多服務環(huán)境是可能的，該環(huán)境提供了針對終端用戶的增值服 務。對于多服務應用，可以將路線和時間信息提供給其他增值的基于 位置的遠程信息處理服務，如停車、或根據(jù)駕駛保險付費等。
能夠通過使用專用銀行卡(例如，泵站燃氣卡)來提供使該路線和定時信息可用于其他服務的授權(quán)。這些卡可以使用非接觸式技術(shù)，
如NFC (近場通信)。 一旦將這些卡呈現(xiàn)給OBU，這些卡可以用來授 權(quán)OBU將其信息發(fā)布給服務器。遠程信息處理服務器以所請求的服務 和相應的價格進行響應。價格進入安全交易引擎，該價格將與專用銀 行賬戶(身份數(shù)據(jù)) 一同使用。OBU將服務中繼至專用服務端點。 該方案實現(xiàn)了多服務的物理分離，確保了相互反篡改。
針對銀行的益處
銀行由于推進了這種方案的增值而從該方案受益
-銀行是終端用戶而不是道路計價操作員的信任方。
-銀行保留錢款。由于針對道路計價稅的錢款從終端用戶的賬戶轉(zhuǎn) 至他的'個人錢夾'，銀行持有針對道路計價稅的錢款。
-由于政府將在道路使用之后才能收到錢，基于該錢款的可用性， 銀行可以向政府做出'信貸擔保'。
-銀行還可以向終端用戶保證付款。如果終端用戶在其個人錢夾中 沒有剩余的正值，可以向終端用戶開放信用限額。
-銀行是針對第三方服務的信任方，并可以發(fā)行聯(lián)名l艮務卡'(如 現(xiàn)有的汽油和信用卡示例)。
-銀行方案是國際的，并實現(xiàn)了該方案的國際擴展的基礎(chǔ)。該方案 還可以發(fā)展成銀行間'獲取方案，，這在商業(yè)中是普遍的。
結(jié)合單頻GPS描述了本發(fā)明，但是其他GNSS系統(tǒng)(GLONASS、 伽利略等)將是類似的。確實，該技術(shù)也能夠應用于具有從每個載波 捕獲IF數(shù)據(jù)的適當裝置的多頻系統(tǒng)。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員各種附加特征和修改將是顯而易見的。
1權(quán)利要求
1、一種包括車載單元在內(nèi)的道路收費系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括衛(wèi)星導航接收器，實現(xiàn)位置跟蹤功能；第一數(shù)據(jù)處理裝置，用于基于從接收器提供的衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)來確定采用的路線，并用于確定道路收費等級，所述衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)與可變身份相關(guān)聯(lián)；以及第二數(shù)據(jù)處理裝置，用于接收由第一數(shù)據(jù)處理裝置提供的道路收費等級，其中，衛(wèi)星導航接收器適于使用可變身份來從第二數(shù)據(jù)處理裝置獲得確定的道路收費等級。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括移動電話接收器，用于實現(xiàn)在衛(wèi)星導航接收器與第一和第二數(shù)據(jù)處理裝置之間的通信。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中，衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)由接收器提供為周期性采樣塊，并且，每當將衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)的采樣塊提供給第一數(shù)據(jù)處理裝置時改變可變身份。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，每個采樣塊與預定持續(xù)時間相對應。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，每個采樣塊與預定區(qū)域內(nèi)的行程的一部分相關(guān)，并且當行程跨過區(qū)域邊界時開始新的采樣塊。
6、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，由接收器提供給第一數(shù)據(jù)處理裝置的衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)包括精確度不高于l分鐘、或更優(yōu)選地不高于10分鐘的定時信息。
7、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，利用加密密鑰對來自接收器的通信信息進行加密。
8、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，接收器經(jīng)由代理向第一數(shù)據(jù)處理裝置提供數(shù)據(jù)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述代理包括系統(tǒng)的其他衛(wèi)星導航接收器。
10、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，第二數(shù)據(jù)處理裝置是由其他衛(wèi)星導航接收器來實現(xiàn)的。
11、 一種在道路收費系統(tǒng)中計算道路收費的方法，所述方法包括: 使用衛(wèi)星導航接收器來實現(xiàn)位置跟蹤功能；基于由接收機提供給第一處理裝置的衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)來確定采用 的路線，并確定道路收費等級，所述衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)與可變身份相關(guān)聯(lián);在第二數(shù)據(jù)處理裝置處接收由第一數(shù)據(jù)處理裝置提供的道路收費等級；以及在接收器處使用可變身份來從第二數(shù)據(jù)處理裝置獲得確定的道 路收費等級。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)由接收器 提供為周期性采樣塊，并且，每當將衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)的采樣塊提供給第 一數(shù)據(jù)處理裝置時改變可變身份。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，每個采樣塊是針對預定 持續(xù)時間準備的。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，每個采樣塊是針對預定 區(qū)域內(nèi)的行程的一部分準備的，并且當行程跨過區(qū)域邊界時開始新的 采樣塊。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項所述的方法，其中，由接收器提供給第一數(shù)據(jù)處理裝置的衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)包括精確度不高于l分鐘、 或更優(yōu)選地不高于10分鐘的定時信息。
16、 根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一項所述的方法，其中，利用加密密鑰對來自接收器的通信信息進行加密。
17、 根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一項所述的方法，其中，第二數(shù)據(jù) 處理裝置是由其他衛(wèi)星導航接收器來實現(xiàn)的。
18、 根據(jù)權(quán)利要求11至17中任一項所述的方法，包括經(jīng)由代理 從接收器向第一數(shù)據(jù)處理裝置提供數(shù)據(jù)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述代理包括系統(tǒng)的其 他衛(wèi)星導航接收器。
全文摘要
一種道路收費系統(tǒng)，包括具有衛(wèi)星導航接收器的車載單元。第一數(shù)據(jù)處理裝置基于從接收器提供的衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)來確定采用的路線，并且衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)與車輛身份相關(guān)聯(lián)。導出道路收費等級。第二數(shù)據(jù)處理裝置接收由第一數(shù)據(jù)處理裝置提供的道路收費等級，并且衛(wèi)星導航接收器使用可變身份來從第二數(shù)據(jù)處理裝置獲得確定的道路收費等級。這提供了瘦客戶端情況(接收器不執(zhí)行地圖計算)，但是具有與胖客戶端解決方案相對應的數(shù)據(jù)安全性。因此，車載單元將地圖匹配和行程費用計算委托給外部單元，但是該委托是匿名執(zhí)行的，使得被發(fā)送用于外部處理的數(shù)據(jù)不危害數(shù)據(jù)的保密性。
文檔編號G07B15/02GK101689311SQ200880021853
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者弗蘭克·C·H·德姆斯, 邁克爾·M·P·皮特斯 申請人:Nxp股份有限公司