無線電子車牌、其加密方法及加密系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及無線通信技術及安全通信技術，特別設及一種無線電子車牌、其加密 方法及加密系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經濟的發(fā)展，汽車保有量不斷攀升，截至目前，已突破1. 4億輛。運導致 道路交通壓力劇增；交通違法違規(guī)、交通事故越來越多。實現(xiàn)車輛實時、有效、精細化監(jiān)管是 目前城市交通監(jiān)管的迫切需求。然而城市車輛交通監(jiān)管大都處在鐵皮牌照對應證照(行駛 證、駕駛證）交警人工核查的初級階段，雖然已有闖紅燈違章抓拍、治安卡口等視頻圖像項 目，但也只能完成公安交警等部分行業(yè)的局部管理功能。車輛是城市運轉的血脈，在當今大 張旗鼓建設智慧城市的時刻，首先應建設智慧交通。實現(xiàn)智慧交通的前提是讓車輛數字化， 電子車牌是實現(xiàn)車輛數據信數字化的基本條件。
[0003] 目前國內外已有基于RFID技術的電子車牌。該電子車牌中一次性寫入經加密處 理的車輛數據。其數據只能由經過授權的無線識別器讀取，當車輛通過裝有經授權的射頻 識別讀寫器的路段時，對各輛機動車電子車牌上的數據進行采集。上述電子牌照在一定程 度上可W解決車輛的管理及監(jiān)督問題，但仍存在一定的缺陷。首先車牌的信息只能在設有 讀寫器的特定路段進行采集，不能做到實時性采集；其次車牌只能進行一次性寫入，不具備 信息的可擴展性；再次交管部口不能依靠電子車牌在城市區(qū)域范圍內定位機動車的坐標； 最后該種車牌不能實現(xiàn)聯(lián)網功能。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對W上缺點，提供一種新型的智能網絡化電子牌照，運種牌照 是無線接入技術、北斗定位技術及嵌入式技術在城市交通中的創(chuàng)新使用，該電子牌照可W 實時性采集，信息科擴展，交管部口對車輛進行定位，且可W實現(xiàn)聯(lián)網?；谠撃康?，本發(fā)明 采用的技術方案如下： 一種無線電子車牌，包括微處理器模塊，所述微處理器模塊用于實現(xiàn)系統(tǒng)加密、數據處 理功能，所述微處理器模塊通過串口與上位機、無線通信模塊、GI^定位模塊實現(xiàn)通信；所 述無線通信模塊用于在網絡中完成信息的傳送；所述GI^定位模塊用于實現(xiàn)車輛的定位； 所述微處理器模塊還連接設有攝像頭，所述攝像頭用于監(jiān)控車輛周圍的信息。無線通信模 塊接收外界傳輸來的信號，經微處理器模塊對信息進行處理，然后通過無線通信模塊發(fā)送 出去，同時GI^模塊對車輛進行定位，而攝像頭對車輛周圍的情況進行檢測，車輛的位置信 息和周圍的環(huán)境狀況通過微處理器模塊處理，然后通過無線通信模塊傳輸出去。
[0005] 進一步地，所述微處理器模塊還連接設有顯示屏，所述顯示屏用于顯示車輛的實 時信息。顯示屏把車輛的實時信息顯示出來，方便使用者觀察。
[0006] 進一步地，所述無線通信模塊包括WIFI模塊、和3G通信模塊；所述WIFI模塊、3G 通信模塊和GI^定位模塊均連接設有天線。
[0007] 進一步地，所述微處理器模塊包括忍片子模塊、W及與其相連的系統(tǒng)子模塊、內存 子模塊、時鐘子模塊、數據安全和完整性子模塊、模擬子模塊、計時器子模塊、通信接口子模 塊、人機接口子模塊。
[0008] -種無線電子車牌的加密方法，所述微處理器模塊無線通信模塊傳來的數據進行 加密及處理，具體包括如下步驟： 步驟A :對數據進行SHA(即Secure化sh Algorithm,中文為安全哈希算法巧日密簽名； Al,填充附加消息，對輸入消息M進行填充，W確保填充后的消息長度是512的整數 倍； A2,解析填充后的消息； A3, SHA-256 的化Sh 計算； 步驟B :進行AES (即Advanced !Encryption Standard,中文為高級加密標準）分組加 密；為了滿足AES的要求，分組長度被固定為為128比特，密鑰長度則是可變的128, 192 或256比特；算法中數據塊要經過多次數據轉換操作，其中每一次轉換操作產生的中間結 果叫做狀態(tài)，狀態(tài)可表示為二維字節(jié)數組即狀態(tài)矩陣，它有4行，Nb列，且Nb等于數據塊 長除W 32,在標準AES里佩=4。密鑰也可類似地表示為二維字節(jié)數組，它有四行，Nk列， 其中Nk等于密鑰塊長除W 32。
[0009] 進一步地，步驟Al的具體填充方法如下，假設消息M的長度是1比特，然后在消息 末尾附加1個"1"和k個"0"，使得1 + 1 + k = 448 mod 512 ;然后在后面的64比特中 填上原始長度1的二進制表示。
[0010] 進一步地，所述步驟A2中，先把消息分成N組，M鴻>,M試….M巧>，每組512比 特；依次讀入512比特的消息，W 32比特為一組，分成16組，假設第1組32比特消息為 gf，依次往后，第二個為gf，最后一個為g!。
[0011] 進一步地，所述步驟A3中，上述預處理都完成后，每個512比特的消息塊從 錄難縷1銷知:。;扇變，將被按順序處理，處理步驟如下： Fori = 1toN: (1) 擴展的得到的64個消息序列，{ W;}:
(2) 初始化8個工作變量曰，b，C，d，e，L g，h為前一次（i-1)的化Sh值：

(4)計算得到第i次的化Sh值11鶴：
1到N次重復之后，循環(huán)結束，最終的256比特消息摘要就是第N次化Sh值 #11?的級聯(lián)：
[0012] 一種無線電子車牌的安全加密系統(tǒng)，無線通信模塊用于接收及傳輸數據；微處理 器模塊用于接收通信模塊傳輸的數據、對數據進行加密、且進行身份識別認證和授權；所述 微處理器模塊對數據進行加密、且進行身份識別認證和授權的過程分為安全加密系統(tǒng)、身 份識別和授權系統(tǒng)，所述安全加密系統(tǒng)運用SHA256散列函數、AES256高級加密算法、基于 TCP/IP和Json(即JavaScriptObjectNotation,輕量級數據交換格式）的傳輸協(xié)議W及 Flash片上安全儲存技術對數據盡屯、加密和解密；所述身份識別和授權系統(tǒng)用于解決電子 車牌的身份和權限問題。
[0013]進一步地，所述微處理器模塊包括包括忍片子模塊、W及與其相連的系統(tǒng)子模塊、 內存子模塊、時鐘子模塊、數據安全和完整性子模塊、模擬子模塊、計時器子模塊、通信接口 子模塊、人機接口子模塊；所述數據安全和完整性子模塊用于對數據進行加密及解密計算， 并對數據進行解析并進行驗證；所述身份識別和授權系統(tǒng)的工作過程為：讀取UID(即User Identification,中文為用戶身份證明）和牌照信息，驗證登錄請求，生成SESSION(會話控 審IJ)和回執(zhí)，接收回執(zhí)并應用KEY(即密鑰)，應用KEY加密數據，解密并進行應用數據。
[0014] 相比較現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有的有益效果： (1) 該電子車牌可W對車輛信息進行實時性采集； (2) 交管部口可W對電子車牌在城市區(qū)域范圍內定位機動車的坐標； (3)車牌可實現(xiàn)聯(lián)網功能，車輛的實時信息可W傳輸到控制中屯、或用戶的電腦上。
[0015] (4)本發(fā)明的安全加密方法及安全加密系統(tǒng)對于所有數據在傳輸和儲存前都會進 行高強度的加密，加密后的密文具有極高的安全性，即使信息被截獲或者意外泄露，只要沒 有獲取指定的密鑰，依然無法獲取其中的明文，保護了數據傳輸的安全性。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明無線電子車牌的結構示意圖； 圖2為本發(fā)明微處理器模塊的框圖； 圖3為本發(fā)明的GI^模塊連接圖； 圖4為本發(fā)明的GI^模塊功能框圖，圖中Battery表示電池； 圖5為本發(fā)明的無線通信模塊圖，圖中antennaconnector表示天線連接器，connector表示10個接線角的連接器，switch表示開關，sawfilter表示聲表面濾波器， communication表不通信，memory表不內存，baseband表不基帶，addressbus表不地址總 線，datebus表示數據總線，control表示控制，interhce表示接口； 圖6為本發(fā)明的AES安全加密流程圖； 圖7為本發(fā)明無線電子車牌的加密系統(tǒng)的數據流圖； 圖8為本發(fā)明身份驗證流程圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合實施例W及附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[001引實施例1 如圖1-5所示，一種無線電子車牌，包括微處理器模塊，所述微處理器模塊用于通過串 口與上位機、WIFI模塊、3G通信模塊、GPS定位模塊實現(xiàn)通信，同時實現(xiàn)系統(tǒng)加密、數據處 理；所述WIFI模塊和3G通信模塊用于在網絡中完成信息的傳送；所述GI^定位模塊用于實 現(xiàn)車輛的定位；所述WIFI模塊、3G通信模塊及GPS定位模塊均連接設有天線；所述微處理 器模塊還連接設有攝像頭和顯示屏，所述攝像頭用于監(jiān)控車輛周圍的信息，所述顯示屏用 于顯示車輛的實時信息； 所述3G通信模塊采用ME3000GPRS無線通信模塊，述GPS定位模塊采用和忍星通UM220-IIIGNSS模塊。
[0019] 所述微處理器模塊包括忍片子模塊、W及與其相連的系統(tǒng)子模塊、內存子模塊、時 鐘子模塊、數據安全和完整性子模塊、模擬子模塊、計時器子模塊、通信接口子模塊、人機接 口子模塊。
[0020] 本實施例中，對各模塊的詳細功能的具體描述如下： 微處理器模塊 微處理器模塊的主要作用是通過串口與上位機、無線通信模塊、定位模塊實現(xiàn)通信，同 時實現(xiàn)系統(tǒng)加密、數據處理。為使整個電子車牌系統(tǒng)性能充足、運行穩(wěn)定且保持低功耗，選 用FREESCALE公司的MK60DZ512Z化Qio系列，該處理器采用ARMCodexHM內核，其性能 可達到1.25D虹ystoneMIPS/MHz,同時該忍片可提供硬件加密，支持多個算法，可WW最 小的CPU負載提供快速、安全的數據傳輸和存儲。設計中用于連接GI^模塊、3G通信模塊、 WIFI模塊等，所有的數據處理都在微處理器的內部進行處理，對flash和ram的數據處理也 都在內部，杜絕數據放在忍片外部的所要面臨的安全風險。
[0021] GPS定位模塊 GPS定位模塊采用和忍星通UM220-III GNSS模塊，是一款雙系統(tǒng)、多頻率、高性能的 SoC忍片，能夠同時支持BD2和GPS Ll兩個頻點。UM220-III外形尺寸非常緊湊，使用 了 SMT焊盤，適用于低成本、低功耗的應用領域。本設計中UM220模塊通過串口與主控忍片 相連，每隔Is將定位數據發(fā)送到主控忍片。其連接方式如圖3所示，其中，主要使用的是串 口 1，即抓TXDl和抓RXDl兩個引腳，他們分別通過擴展連接到主控忍片的UART3的收發(fā)引 腳上，設定UM220的串口波特率為11152(K)bps。從而實現(xiàn)數據通信。
[0022] 3G無線通信模塊 3G無線通信模塊主要使用的是中興公司推出的ME3000 GPRS無線通信模塊，它擁有 2G/3G網絡接入能力?？稍贕PRS和3G網中完成語音、數據呼叫、網絡連接、短消息W及傳真 的傳送。ME3000硬件結構如圖5所示，從功能分析主要由5部分組成：Base