用來驗證道路交通控制事務的方法

2023-05-27 22:23:06 4

專利名稱：用來驗證道路交通控制事務的方法
技術領域：
本發明涉及ー種用來驗證道路交通控制事務的方法，該道路交通控制事務通過在道路交通控制系統的控制站中記錄車輛的圖像並藉助於OCR讀取在記錄的圖像中車輛的標識而產生，其中，然後將所述控制事務發送到道路交通控制系統的事務接收器。
背景技術：
這種類型的道路交通控制系統也稱作「視頻控制系統」，因為控制事務基於在控制站處交通的視頻記錄。系統可用於各種控制目的，像例如用來控制車輛在一定位置中的存在，以便以道路收費、區收費或停車費的形式計算使用這個位置的費用；用於在限速執行或其它交通違章方面的證據目的；用來監視對於危險材料運輸法規的遵守、冬季道路維護或街道清潔任務的適當執行、進入和離開事務所的車隊或進入和離開汽車租賃設施的出租汽
本.坐坐
-P ;寸寸ο在這種情況下，基於在記錄的圖像中的車輛標識的光學字符識別(OpticalCharacter Recognition,OCR)而識別車輛。在實際中，道路交通控制系統的操作人員(在道路收費系統中「通行費收費者(Toll Charger)」，TC)與控制事務的接收方和處理人員不是相同實體，該接收方和處理人員通常是道路交通控制系統的擁有者或政府機構(「合同發布者(Contract Issuer)」，Cl)。對於後者,就合法性或真實性而論,從操作人員接收的控制事務的驗證是至關重要的，以便防止沒有發生的事務被記帳、收費或歸因於負責控制的用戶或人。EP 2 088 568公開了ー種控制站，該控制站使用其它車輛記錄和使用附加數據準備電子文檔，例如，在違章情況下藉助於OCR讀取的車輛標識或探測的車輛類型。在將如此準備的文檔經可能不安全通信鏈路發送到中心辦公室之前，將它按照常規私人-公共-密鑰過程籤名。儘管這使得有可能探測到傳輸鏈路的操縱，但按這種方式不能實現包括文檔準備的整個控制事務的驗證或認證，從而控制站的每ー個需要用附加傳感器系統複雜地保護。至今，不能實現這樣ー種事務驗證或認證。本發明的目的是開發這樣ー種解決方案。

發明內容
根據本發明，這個目的用最初描述類型的方法實現，該方法的特徵在於如下步驟將分配給事務接收器的密碼密鑰存儲在事務接收器中和在控制站的分離(separate)處理兀件中；在控制站中，記錄車輛的圖像，藉助於OCR讀取在記錄的圖像中車輛的標識，及產生該車輛的控制事務；在分離處理元件中，產生隨機密鑰，並且用隨機密鑰和密碼密鑰將記錄的圖像加密成認證數據；將記錄的圖像、控制事務、隨機密鑰及認證數據發送到事務接收器；在事務接收器中用接收的隨機密鑰和存儲的密碼密鑰將接收的圖像加密成名義認證數據；及將接收的認證數據與名義認證數據相比較，其中，如果兩個數據集相同，則驗證控制事務。發明的方法使事務接收方(合同發布者)能夠檢查控制事務，並且能夠在與控制系統操作人員(像例如收費系統操作人員(通行費收費者))的接ロ處直接拒絕未認證控制事務。本發明基於分離處理元件的利用，該分離處理元件由事務 接收器委託，並因此在控制站中提供有事務接收器的密碼密鑰。與控制站的隨機密鑰相關地產生用於事務接收器的認證數據，該隨機密鑰對於每個事務或記錄的圖像是唯一的，並且使事務接收器能夠基於原始記錄的圖像驗證原始控制事務，方式為在其側以自主方式檢查認證數據。上述控制站可以實施成靜止或活動的，特徵為ー個或多個相機，及也可以具有地理分布部件，像例如用於車輛標識的OCR評估的遠程代理計算機。根據本發明的優選實施例，將分配給不同事務接收器的幾個密碼密鑰存儲在處理元件中，並且依據藉助於OCR讀取的車輛標識，選擇待被相應使用的密碼密鑰。按這種方式，用於各種事務接收方(像例如不同機構、警察局、消防部門、道路維護者、等等)的控制事務可分別在它們的起點處個別地直接認證，並且然後驗證。將認證數據和隨機密鑰優選地與控制事務一起發送到事務接收器，從而控制事務直接攜帯允許其驗證的數據。作為替代，也可以將認證數據和隨機密鑰與記錄的圖像一起發送到事務接收器，其中，在這種情況下提供對於控制事務的對應參考。根據本發明的另ー個特別優選實施例，隨機密鑰限定在記錄的圖像中的圖像段，並且上述用隨機密鑰加密記錄的圖像包括如下步驟從記錄的圖像提取圖像段；和形成圖像段的第一散列值。因此，向處理元件提供極低計算能力就足夠了，因為發生在其中的加密，就隨機密鑰而論，限於隨機圖像段從記錄的圖像的提取和其散列值的形成。圖像段的提取顯著地減少數據量，並且散列值的形成是ー種非常簡單的計算過程。上述散列值因此已經以顯著減少的輸入數據集的形式是可得到的，用於用密碼密鑰進ー步加密，其中，用很小努力可應用從適當技術已知的任何加密方法。提取的圖像段也優選地包含車輛的標識，從而提高驗證安全性。特別有利的是，如果這種第二加密也藉助於散列值形成而進行，S卩，上述用密碼密鑰加密記錄的圖像包括形成第一散列值和密碼密鑰的第二散列值的步驟，其中，第二散列值然後代表認證數據。上述圖像段可以包括可由隨機密鑰限定的記錄的圖像的任一部分。例如，隨機密鑰限定周緣輪廓的角部點，該周緣輪廓包圍平坦的圖像段。作為替代，隨機密鑰可限定用於圖像像素的顏色值，並且具有這些顏色值的所有圖像像素聯合形成上述圖像段。在本說明書的上下文中，術語「散列值的形成」是指實際上不可逆η :1變換函數對於輸入值的應用，即僅按(極為)模糊形式才是可逆的函數，從而散列值的獲知實際上使得不可能推導出初始值(在這種情況下圖像段)。這樣的散列函數的例子是校驗和函數、模函數、等等。
在本發明的其它有利實施例中，可以將時間戳、控制站的標識、處理元件的標識、及/或串行計數值集成到認證數據中。這些特性的每ー個可用於隨後似真性檢查，並因此提高驗證的安全性。此外可能的是，將幾個密碼密鑰以及分配的密鑰標識存儲在事務接收器中和處理元件中，以及將使用的密鑰的密鑰標識集成到認證數據中，並且使用集成的密鑰標識來確定在事務接收器中的分配的密鑰。這也可提高系統的安全性。用作認證單元的處理元件可以包括軟體元件、以及硬體元件。優選的是使用硬體元件，該硬體元件經物理接ロ，例如像密碼安全硬體模塊(安全訪問模塊(Secure AccessModule), SAM)、USB_Token、等等,連接到控制站。在這方面,優選地也可設想的是,接 ロ的分離使硬體元件不可用，以便阻止操縱，並且為事務接收器提供改進的置信度保護。根據本發明的另ー種優選特性，將補充控制事務從控制站經第一信道發送到事務接收器，並且將記錄的圖像從控制站經第二信道發送到事務接收器，其中，將補充控制事務和對應的記錄的圖像在事務接收器中藉助於在其中提供的至少ー個相互參考而彼此分配。因此，不是絕對必要的是，控制事務和記錄的圖像同時到達事務接收器；例如，可將記錄的圖像存儲在資料庫中，並且為了這種形式的驗證目的，使得對於事務接收器是可得到的。


下面參照在附圖中表明的一個示範實施例將更詳細地描述本發明。在這些圖中，圖I表示根據本發明的示範道路交通控制系統的方塊圖，該示範道路交通控制系統為可互操作的道路收費系統的形式；圖2示意地表示根據圖I的道路收費系統的控制站之ー；及圖3表示在根據圖I的道路收費系統內用來驗證控制事務的發明方法的信號流程圖。
具體實施例方式根據圖1，控制事務tr由在可互操作的道路交通控制系統(在這種情況下的道路收費系統I)中的多個不同控制站(在這種情況下收費實體)TE產生，並且為了處理和/或記帳目的經操作人員特定中心辦公室(在這種情況下通行費收費者)TC發送到事務接收方Cl (合同發布者)。事務接收器Cl可從操作人員的各種中心辦公室TC接收控制事務tr,並且這些中心辦公室TC又可連接到多個不同控制站TE，這些不同控制站TE之一以示範方式表示在圖2中。根據圖2的控制站TE包括可選的無線電信號臺2、和攝影或視頻相機3，該無線電信號臺2例如按照DSRC(專用短距離通信)標準或WAVE (在車輛環境中的無線訪問)標準操作，其中，無線電信號臺和攝影或視頻相機連接到站計算機4，該站計算機4又連接到中心辦公室TC (圖I)。無線電信號臺2使得可能的是，基於其與車輛裝置(車載単元(OnboardUnit)、0BU)6的無線電通信5產生例如基於DSRC的通行費事務，這些車輛裝置6由在道路8上通過站TE的車輛7攜帯。相機3使得可能的是，產生基於視頻的控制事務，因為相機3記錄車輛7的圖像pic，其中，在車輛7的車牌上車輛標識9隨後藉助於光學字符識別(Optical CharacterRecognition, OCR)讀取。以車輛標識9的形式OCR評估記錄的圖像pic的結果,例如,在它補充有當前時間戳、車輛的測量的速度值及/或控制站TE或相機3的標識之後，形成基於視頻的控制事務tr的基礎，並且經中心辦公室TC發送到事務接收器Cl。藉助於OCR可讀取的車輛標識9可以包括車輛的登記車牌號；或可藉助於OCR讀取的車輛的另ー種標識，像例如危險材料標識、車隊標識、等等。為了使事務接收器Cl能夠進行這樣的基於視頻的事務tr的驗證(認證)，基於視頻的控制站TE裝有分離處理元件(認證實體)AE,該分離處理元件AE可以分配給整個控制站，或者個別地分配給其ー個或每個相機3。在第一步驟11中，將由事務接收器Cl專門分配和委託的密碼密鑰(委託密鑰)tk存儲在事務接收器Cl中，以及存儲在每個控制站TE中，控制事務tr應該從該控制站TE接收，特別是存儲在控制站TE的相應處理元件AE中(圖I)。 圖3接著表示當車輛7通過控制站TE時執行的信號流程或處理步驟，該控制站TE裝有這樣ー種處理元件AE,並且產生控制事務tr,該控制事務tr經操作人員的中心辦公室TC發送到示範事務接收器Cl。不同事務接收器Cl的密碼密鑰tk已經存儲在處理元件AE中，控制站TE可將控制事務tr發送到這些事務接收器Cl ;見tk數據集12。在車輛7通過控制站TE時，相機3記錄車輛7的圖像pic，並且基於藉助於OCR讀取車輛標識9的結果，在OCR過程13中從記錄的圖像產生控制事務tr。控制事務tr可以包含其它數據，如時間戳、控制站TE和/或相機3的標識、處理元件AE的標識、串行增量計數值(事務計數器)、等等。當然，在要分配給控制站的地理遠程(未表示)代理計算機中也可計算OCR過程13。處理元件AE接收記錄的圖像pic，並為其產生隨機密鑰rd。基於這個隨機密鑰rd，從記錄的圖像pic提取隨機圖像段P，並且例如藉助於在圖像段P中的圖像像素的模相カロ，即在過程14中，形成圖像段P的散列值h (P)。為此，隨機密鑰rd直接指定例如在記錄的圖像Pic中的至少三個圖像像素的圖像坐標，這些圖像坐標產生或限定圖像段P。作為替代，隨機密鑰rd也可指定圖像像素的某些性質，像例如顏色值，其中，具有這些性質的所有圖像像素然後形成圖像段P。隨機圖像段P從記錄的圖像pic中的提取和圖像段P的散列值h的形成只要求最小計算能力，並因此也可實時地實現，例如用在處理元件AE中的簡單處理器裝置，像例如在晶片卡或SM卡處理器上提供的類型的處理器裝置。在過程15中，如此形成的散列值h隨後用相應事務接收器TE的密碼密鑰tk再次加密[sic]，控制事務tr被發送到該相應事務接收器TE。然而，加密過程15也可以通過再次形成上述散列值h和密碼密鑰tk的散列值而實現。例如基於車輛標識9的分配清單(「白色清単」)和適當事務接收器Cl，可選擇正確密鑰tk，S卩，OCR過程13的結果控制密碼密鑰tk從集12中的選擇(箭頭16)。在處理器15的輸出或末端處得到的生成認證數據au與隨機密鑰rd —起添加到控制事務tr,從而它擴展成補充控制事務{tr,rd,au} 17。在這種情況下,其它數據,如時間戳、控制站TE和/或相機3的標識、處理元件AE的標識、串行増量計數值(事務計數器)、等等，也可以添加到認證數據au，或者集成到其中。補充控制事務17隨後經第一傳輸信道18發送到事務接收器Cl，該第一傳輸信道18例如也沿其路徑包括操作人員的中心辦公室TC。也將以記錄的圖像pic形式的控制事務tr的基礎經第二傳輸信道19發送到事務接收器Cl。經第一和第二傳輸信道18、19的傳輸不必同時發生；例如，補充控制事務17和優選地記錄的圖像pic也可中間存儲在例如操作人員的中心辦公室TC的資料庫20中，並且由事務接收器Cl檢索，其中，這個過程也落在本上文中的術語「發送」的範圍內。另ー種選擇包括將認證數據au和隨機密鑰rd添加到圖像數據pic,而不是控制事務tr。所有數據tr、rd、au、pic也可經同一傳輸信道發送。當然，僅單個加密過程或加密步驟也可以在簡化實施例中在處理元件AE中進行，代替表示的優選過程14、15，其中，在這個單一加密過程期間，在一個步驟中用隨機密鑰rd和密碼密鑰tk將記錄的圖像pic加密成認證數據au。例如，隨機密鑰rd和密碼密鑰tk可組合成共用密鑰，該共用密鑰應用於記錄的圖像Pic，以便獲得認證數據au。接收的補充控制事務17和形成其基礎的記錄的圖像pic隨後在事務接收器Cl中被組合，即彼此分配，例如基於在這些數據集之一中的至少ー個相互參考，如在控制事務tr中對於記錄的圖像Pic的特定標識的參考、或在記錄的圖像Pic中對於控制事務tr的特定標識的參考、或兩者。事務接收器Cl也可僅僅隨機地驗證控制事務tr，因為它在有原因的 情況下，依據對應請求，只處理或接收例如來自操作人員的中心辦公室TC的資料庫20的對應分配的記錄的圖像pic。如果記錄的圖像pic與補充控制事務17—起接收,貝U分配是不必要的。在第一步驟21中，現在在事務接收器Cl中從補充控制事務17中提取隨機密鑰rd，並且在與在處理元件AE中的過程14相同的過程22中，將隨機密鑰rd應用於接收的和分配的記錄的圖像pic，以便再次獲得隨機圖像段P，並且形成其散列值h。後者在過程23中用事務接收器Cl的密碼密鑰tk再次加密，以便獲得參考或名義認證數據au,，該過程23與在處理元件AE中進行的過程15相同。隨後在步驟或過程24中將這個數據與從補充控制事務17中提取的認證數據au相比較，並且如果兩個認證數據集是相同的，則驗證事務tr，即認為事務對於在事務接收器Cl中的進ー步處理和/或記帳是經認證的和認清的。如果兩個認證數據集不相同，則錯誤或操縱已經發生，並且不驗證(無效)並丟棄事務tr;在這種情況下，可輸出和記錄對應警報消息。可選地也可能的是(儘管未表示)，將用於每個事務接收器Cl的幾個不同密碼密鑰tkp以及相應分配的密鑰標識tkID，存儲在處理元件AE的資料庫12中和在事務接收器Cl中。然後在處理元件AE中選擇相應事務接收器Cl的密鑰tkp以及其密鑰標識tkID，並且用於加密。然後將使用的密鑰的密鑰標識tkID添加到認證數據au，並且用來識別在事務接收器Cl中的正確密鑰tkit)處理元件AE可以以密碼安全軟體模塊的形式實現，或者優選地以物理安全硬體元件的形式實現。處理元件AE可經物理接ロ 25連接到特別地控制站TE，該控制站TE也可以簡單地僅包括相機3。保證的是，接ロ 25的未授權分離使硬體元件形式的處理元件AE不可用，例如，因為接ロ 25的分離不可恢復地擦除處理元件AE的存儲器，或者至少永久地阻止對於其中存儲的密碼密鑰rd、tk的任何訪問。本發明不限於表明的實施例，而是也包括在附屬權利要求書的範圍內的所有變更和修改。
權利要求
1.一種用來在事務接收器(Cl)中驗證道路交通控制事務(tr)的方法，該道路交通控制事務(tr)從道路交通控制系統(I)的控制站(TE)發送到道路交通控制系統(I)的事務接收器(Cl)，該方法的特徵在於如下步驟 將分配給事務接收器(Cl)的密碼密鑰(tk)存儲在事務接收器(Cl)中和在控制站(TE)的分離處理元件(AE)中； 在控制站(TE)中，記錄車輛(7)的圖像(pic)、藉助於OCR讀取在記錄的圖像(pic)中車輛(7)的標識(9)、及產生該車輛(7)的控制事務(tr)； 在分離處理元件(AE)中，產生隨機密鑰(rd)，並且用隨機密鑰(rd)和密碼密鑰(tk)將記錄的圖像(Pic)加密成認證數據(au)； 將記錄的圖像(pic)、控制事務(tr)、隨機密鑰(rd)及認證數據(au)發送到事務接收器(Cl)； 在事務接收器(Cl)中用接收的隨機密鑰(rd)和存儲的密碼密鑰(tk)將接收的記錄的圖像(pic)加密成名義認證數據(aur) '及 將接收的認證數據(au)與名義認證數據(aur)相比較， 其中，如果兩個數據集相同，則驗證接收的控制事務(tr)。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於如下事實將分配給不同事務接收器(Cl)的幾個密碼密鑰(tk)存儲在處理元件中，並且依據藉助於OCR讀取的標識(9)，選擇待被相應使用的密碼密鑰(tk)。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特徵在於如下事實將認證數據(au)和隨機密鑰(rd)與控制事務(tr) 一起發送到事務接收器(Cl)。
4.根據權利要求I或2所述的方法，其特徵在於如下事實將認證數據(au)和隨機密鑰(rd)與記錄的圖像(pic) —起發送到事務接收器(Cl)。
5.根據權利要求1-4之一所述的方法，其特徵在於如下事實隨機密鑰(rd)限定在記錄的圖像(PiC)中的圖像段(P)，其中，上述用隨機密鑰(rd)加密記錄的圖像(Pic)包括從記錄的圖像(Pic)提取圖像段(P)的步驟、和形成圖像段(P)的第一散列值(h)的步驟。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於如下事實上述用密碼密鑰(tk)加密記錄的圖像(Pic)包括形成第一散列值(h)和密碼密鑰(tk)的第二散列值的步驟，其中，第二散列值代表認證數據(au)。
7.根據權利要求1-6之一所述的方法，其特徵在於如下事實將時間戳、控制站(TE)的標識、處理元件(AE)的標識、及/或串行計數值集成到認證數據(au)中。
8.根據權利要求1-7之一所述的方法，其特徵在於如下事實將幾個密碼密鑰(tkj與分配的密鑰標識(tkID) —起存儲在事務接收器(Cl)中和處理元件(AE)中，其中，將使用的密鑰(tkj的密鑰標識(tkID)集成到認證數據(au)中，並且用來在事務接收器(Cl)中確定分配的密鑰Uki)。
9.根據權利要求1-8之一所述的方法，其特徵在於如下事實將硬體元件用作上述處理元件(AE)，並且經物理接ロ(25)連接到控制站(TE)。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於如下事實接ロ(25)的分離使硬體元件(AE)不可用。
全文摘要
本發明涉及用來驗證道路交通控制事務的方法，道路交通控制事務通過在道路交通控制系統的控制站中記錄車輛的圖像並藉助於OCR讀取車輛的標識而產生，其中將控制事務發送到事務接收器，並且其中所述方法包括如下步驟記錄車輛的圖像，藉助於OCR讀取在記錄的圖像中的車輛標識，及產生其控制事務；在控制站的分離處理元件中產生隨機密鑰，並且用隨機密鑰和事務接收器的密碼密鑰將記錄的圖像加密成認證數據；將記錄的圖像、控制事務、隨機密鑰及認證數據發送到事務接收器；在事務接收器中用接收的隨機密鑰和密碼密鑰將接收的圖像加密成名義認證數據；及將接收的認證數據與名義認證數據相比較，其中，如果兩個數據集相同，則驗證控制事務。
文檔編號G07B15/06GK102693559SQ20121006910
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月16日 優先權日2011年3月22日
發明者A·哈芬切爾 申請人:卡波施交通公司