虚拟国标CPU卡以及基于虚拟国标CPU卡实现互联网用户交易的方法与流程

本发明涉及互联网不停车收费系统，尤其是涉及一种基于虚拟国标cpu卡实现高速公路互联网用户交易的方法。

背景技术：

目前的高速公路收费模式主要存在停车收费模式和不停车收费模式两种，所谓停车缴费模式，即车辆在入口处停车领取计费卡片，在出口处交还卡片并用现金、银行卡或储值卡进行缴费；所谓不停车收费即为etc(electronictollcollection电子不停车收费系统)缴费模式，车辆在通过收费站时，通过车载设备实现车辆识别、信息写入(入口)并自动从预先绑定的储值卡帐户上扣除相应资金(出口)。对于停车收费模式，由于效率低，会对出入口车辆通行造成一定影响；对于目前的不停车收费系统，都是基于更改原有车道收费系统的前提下进行安装使用，对车道收费系统而言修改自身程序会存在较大的风险，而且二次开发修改程序的时间成本、人力成本、安装成本很高，办理和初始安装相对复杂，需要用户、车辆、办理人员同时在场，用户需自行安装车载设备；普及成本高，银行借助不停车收费系统的推广绑定推行银行的自有业务，一旦银行推广的力度降低，不停车收费系统的推广也会随之缩量；目前用mtc人工车道的比例仍达到80％以上，不停车收费系统普及度较低。另外还需用户到指定的充值地点向卡片中充值，用户使用起来不方便，且在高速通行过程中余额不足时无法进行充值。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种虚拟国标cpu卡以及基于虚拟国标cpu卡实现不改变原有车道收费系统的基于车牌识别的互联网不停车收费用户交易的方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种虚拟国标cpu卡，所述虚拟国标cpu卡应用于高速公路车道收费系统，该虚拟国标cpu卡生成并存储在虚拟cpu卡终端，且在虚拟cpu卡终端形成虚拟国标cpu卡关联模块，所述虚拟cpu卡终端内置服务模块，所述虚拟国标cpu卡关联模块包括：用户采集模块、校验模块、数据交易模块、数据解析模块以及扣费处理模块；

所述服务模块，用于互联网用户通行时生成虚拟国标cpu卡、并存储在虚拟cpu卡终端，与虚拟国标cpu卡关联模块进行数据交互；

所述用户采集模块，用于在vpn网络中虚拟cpu卡终端通过云服务器获取通行用户数据包括电子钱包余额，并通过服务模块处理初始化生成全国所有车道收费系统通用识别的国标用户卡文件结构体；

所述校验模块，用于在车道收费系统出入口时，用户数据以国标用户卡文件结构体的形式交互至车道收费系统进行校验和识别，并以同样的方式返回车道用户识别校验结果至虚拟cpu卡终端；

所述数据交易模块，用于在vpn网络中，在虚拟cpu卡终端的内置服务模块通过云服务器获取app出入站时的用户状态数据以及站点标识点数据后，通过程序写入并生成虚拟国标用户卡文件结构体的相关信息字段数据，并存储在虚拟cpu卡终端；

所述数据解析模块，该包含用户数据、交易数据的国标用户卡结构体数据通过串口交互车道收费系统进行交易数据互换，车道收费系统将交易信息、交易金额数据通过该过程原路解析返回至虚拟cpu卡终端，cpu卡终端写入虚拟国标cpu卡文件结构体的相关信息字段数据，并存储在虚拟cpu卡终端；

所述扣费处理模块，虚拟cpu卡终端从内置服务模块获取已加密的入口虚拟国标cpu卡数据并以用户卡结构存储，交互至车道收费系统进行费用计算处理，入口时计费为零，后将计费结果通过虚拟cpu卡终端调用虚拟cpu卡钱包文件进行交易扣费处理，写入虚拟国标cpu卡文件结构体的相关信息字段数据，并存储在虚拟cpu卡终端。

作为优选的技术方案，所述用户采集模块中，通过程序处理初始化成全国所有车道收费系统通用识别的国标用户卡文件结构体的具体方法为：

当用户通行时，通过云服务器获取用户信息，虚拟cpu卡终端服务模块按照国标cpu卡的国标用户卡文件结构生成数据结构体，包括基本信息存储区、收费信息存储区、电子钱包存储区三大块，各存储区的字段数据类型和格式与国标cpu卡一致；生成时程序以用户车辆信息为虚拟国标cpu卡生成的唯一认证主体，将车辆信息、用户信息数据对应输入存储在国标用户卡数据结构体的基本信息区域中后，以虚拟国标cpu卡文件结构体格式存储于虚拟cpu卡终端的内置服务模块中，虚拟国标cpu卡数据结构体的其他字段为待输入的空存储状态，其他字段包括入/出站交易信息、收费信息、电子钱包信息，此时完成虚拟国标cpu用户卡的初始化。

作为优选的技术方案，所述校验模块中，用户数据以国标用户卡文件结构体的形式交互车道收费系统进行校验和识别，具体内容如下：

入站时，虚拟cpu卡终端校验该车辆用户是否为互联网车辆注册用户，车道收费系统根据虚拟cpu卡内数据校验该车辆用户是否合法的高速公路车辆用户，若与地标中的黑名单高速公路车辆用户匹配后系统将控制外设进行车辆拦截；

当互联网不停车用户登录app使用时，虚拟cpu卡终端将包含该车辆用户信息的虚拟国标cpu卡文件结构体数据从服务器中获取并存储本地；

用户入站时，车道车牌识别设备识别到用户车辆车牌号信息，程序将该信息与虚拟cpu卡终端本地存储的用户车辆信息进行识别匹配，当判别为互联网车辆用户无误后，车道收费系统按照现实施的国标cpu卡交易流程识别读取虚拟国标cpu卡内的车辆用户数据，生成校验结果，控制栏杆抬降并将校验判定结果状态返回至虚拟cpu卡终端；当抬杆状态完成，虚拟cpu卡终端将已入站的在途车辆用户信息经云服务器传至所有出口虚拟cpu卡终端中，车道收费系统通过抬杆状态信息判定为用户入口交易已完成状态，按照现实施的国标cpu卡交易流程将入口交易数据进行加密的结果存入虚拟国标cpu卡的收费信息存储区中，虚拟cpu卡终端获取该虚拟国标cpu卡数据并传送存储于云服务器，供用户出站再次调用；

用户出站时，虚拟cpu卡终端通过云服务器获取在途用户信息并生成虚拟cpu卡，入口信息写入对应文件区域后存储本地，并交互车道收费系统；车道收费系统按国标cpu卡入口信息校验流程对虚拟国标cpu卡的入口交易数据加密结果进行校验后，进行费用计算处理；费用计算结果传至虚拟cpu卡终端，虚拟cpu卡终端通过获取内置服务模块的电子钱包已扣费状态，完成交易扣费计算处理，并将对应交易数据写入虚拟国标cpu卡的电子钱包存储区后，车道收费系统获取虚拟国标cpu卡交易数据，控制栏杆抬降并将校验状态返回至虚拟cpu卡终端；虚拟cpu卡终端将出口交易数据写入虚拟国标cpu卡的收费信息存储区中，并将该虚拟国标cpu卡数据并传送存储于云服务器中，完成云服务器用户信息刷新，供用户下次入站时再次调用。

作为优选的技术方案，所述数据交易模块中，通过程序处理成国标用户卡文件结构体的相关信息字段数据是在交易过程进行处理的，处理方法与校验识别方法相同。

作为优选的技术方案，生成的国标用户卡文件结构体如下：

本发明还提供了一种基于虚拟国标cpu卡实现互联网用户交易的方法，包括下述步骤：

s1、注册互联网不停车收费系统；

s2、注册用户通行时，在互联网不停车收费系统的虚拟cpu卡终端的内置服务模块中生成虚拟国标cpu卡，生成的虚拟国标cpu卡与用户车辆信息唯一对应，并存储在虚拟cpu卡终端的内置服务模块中；

s3、互联网用户在入/出站时，虚拟cpu卡终端将加密处理过的虚拟国标cpu卡串口通讯至车道收费系统，车道收费系统完成对虚拟国标cpu卡的数据校验读写以及通行费用金额计算，入口时计费为零，串口通讯至虚拟cpu卡终端进行交易处理即非现金支付扣款，并将交易成功/失败的结果反馈回收费系统，收费系统完成外设控制，即虚拟cpu卡终端负责获取交易金额、完成交易并成功获取站点信息。

作为优选的技术方案，步骤s2中，生成虚拟国标cpu卡的处理步骤如下：

s21、生成虚拟国标cpu卡结构体：

注册用户通行时，虚拟cpu卡终端的内置服务模块获取到云服务器用户信息并按照国标cpu卡的国标用户卡文件结构生成虚拟卡文件数据结构体，包括基本信息存储区、收费信息存储区、电子钱包存储区三大块，各存储区的字段数据类型和格式与国标cpu卡真卡一致；

s22、虚拟国标cpu卡的初始化：

将当前用户注册的车辆信息数据对应输入存储在基本信息存储区后，其他存储区字段为待输入的空存储状态，此时完成当前唯一用户车辆对应的虚拟国标cpu卡的初始化生成；

s23、初始化虚拟国标cpu卡的存储

初始化后的虚拟国标cpu卡数据与用户车辆信息唯一对应，存储在互联网不停车收费系统的虚拟cpu卡终端的内置服务模块中，用于高速公路交易时与车道收费系统进行数据交互读取。

作为优选的技术方案，步骤s2中，所述虚拟国标cpu卡内部交易流程和通用卡交易流程相同，具体包括下述步骤：

s21、发现虚拟国标cpu卡；

s22、读取虚拟国标cpu卡基本信息文件；

s23、对卡片进行有效性校验判定，若无效，则交易结束；若有效则转入步骤s24；

s24、进行黑名单校验判定，若在黑名单之中，则交易结束；若不在黑名单中，则读写入口信息并判定；

s25、计算消费金额；

s26、复合消费交易操作。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)突破现有的必须通过更改车道程序的不停车收费系统现状，实现不改变原有车道收费系统的基于车牌识别的互联网不停车收费用户交易，无需更改车道程序即可完成互联网用户与车道收费系统程序交易行为。

(2)互联网及移动互联网+

用户服务，车道接入管理，出入站服务，支付等都是互联网和移动互联网的应用，道路管理方无需等三方同时在场安装车道设备和收费系统无缝连接车道收费系统，用户只需安装移动终端app即可完成不停车收费且无需安装车载设备。

(3)云计算

完成统一云服务平台的用户数据云管理和服务；车道交易数据的云管理和服务；中心和终端节点结合的云计算，实现离线验证，车辆快速不停车进出。

(4)人工智能

通过虚拟cpu卡终端与车道收费系统交易交互，完成互联网不停车收费系统功能所需数据读写，结合路网信息、路径信息、计费信息、支付信息等，完成不停车收费系统的人工智能技术分析，预知客户出入站，费用计算扣费，实现定向推送、支付控制、离线快速进出高速等。

(5)虚拟cpu卡终端，快速接入车道收费系统

不停车收费系统具备自主知识产权，软件硬件结合的产品设备，完成不停车收费系统功能快速接入车道收费系统；云计算终端节点，实现车辆离线方式快速不停车出入收费站。

(6)标识点管理及实际路径还原

不停车收费系统可实现标识点结合高清卡口信息的上送、管理；通过虚拟cpu卡终端与车道收费系统通讯交互即可实现丢失标设点下的实际路径的还原。

(7)电子钱包支持多种移动支付方式

车道收费系统通过虚拟卡的电子钱包存储区进行扣费，电子钱包由云服务平台与银行、银联、支付宝、财付通联接，满足客户多种通行费支付方式选择；支持预付费方式、后付费方式。

对于预付费方式，通过令牌支付技术实现离线支付，以满足车辆快速地不停车通过收费站。

(8)信息安全可靠

hsm硬件加密机和psam安全模块结合，通过硬加密方式构建信息安全体系，保证信息的安全。

(9)提升通行效率，降低人力管理成本

非现金支付方式的减少大量的收费人员，实现无人看守管理，删减发放回收ic卡的时间和人力成本，提高车辆通行速度，降低管理成本。

附图说明

图1是本发明虚拟国标cpu卡交易结构图；

图2是本发明虚拟国标cpu卡的业务流程图；

图3是本发明虚拟国标cpu卡内部交易流程图；

图4是本发明虚拟cpu终端与车道收费系统进行交易的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实施例一种虚拟国标cpu卡，所述虚拟国标cpu卡应用于高速公路车道收费系统，该虚拟国标cpu卡生成并存储在虚拟cpu卡终端，且在虚拟cpu卡终端形成虚拟国标cpu卡关联模块，所述虚拟cpu卡终端内置服务模块，所述虚拟国标cpu卡关联模块包括：用户采集模块、校验模块、数据交易模块、数据解析模块以及扣费处理模块；

所述服务模块，用于互联网用户通行时生成虚拟国标cpu卡、并存储在虚拟cpu卡终端，与虚拟国标cpu卡关联模块进行数据交互；

所述用户采集模块，用于在vpn网络中虚拟cpu卡终端通过云服务器获取通行用户数据包括电子钱包余额，并通过服务模块处理初始化生成全国所有车道收费系统通用识别的国标用户卡文件结构体；

该模块中，通过程序处理初始化成全国所有车道收费系统通用识别的国标用户卡文件结构体的具体方法为：

当用户通行时，通过云服务器获取用户信息，虚拟cpu卡终端服务模块按照国标cpu卡的国标用户卡文件结构生成数据结构体，包括基本信息存储区、收费信息存储区、电子钱包存储区三大块，各存储区的字段数据类型和格式与国标cpu卡一致；生成时程序以用户车辆信息为虚拟国标cpu卡生成的唯一认证主体，将车辆信息、用户信息数据对应输入存储在国标用户卡数据结构体的基本信息区域中后，以虚拟国标cpu卡文件结构体格式存储于虚拟cpu卡终端的内置服务模块中，虚拟国标cpu卡数据结构体的其他字段为待输入的空存储状态，其他字段包括入/出站交易信息、收费信息、电子钱包信息，此时完成虚拟国标cpu用户卡的初始化。

所述校验模块，用于在车道收费系统出入口时，用户数据以国标用户卡文件结构体的形式交互至车道收费系统进行校验和识别，并以同样的方式返回车道用户识别校验结果至虚拟cpu卡终端；

本模块中，用户数据以国标用户卡文件结构体的形式交互车道收费系统进行校验和识别，如图4所示，具体内容如下：

入站时，虚拟cpu卡终端校验该车辆用户是否为互联网车辆用户并生成虚拟国标cpu卡，车道收费系统根据虚拟国标cpu卡内数据校验该车辆用户是否合法的高速公路车辆用户，若与地标中的黑名单高速公路车辆用户匹配后系统将控制外设进行车辆拦截；

当互联网不停车用户登录app使用时，虚拟cpu卡终端将用户车辆信息数据从云服务器中获取并生成虚拟cpu卡并存储本地；

用户入站时，车道车牌识别设备识别到用户车辆车牌号信息，程序将该信息与虚拟cpu卡终端本地存储的用户车辆信息进行识别匹配，当判别为互联网车辆用户无误后，车道收费系统按照现实施的国标cpu卡交易流程识别读取虚拟国标cpu卡内的车辆用户数据，生成校验结果，控制栏杆抬降并将校验判定结果状态返回至虚拟cpu卡终端；当抬杆状态完成，虚拟cpu卡终端将已入站的在途车辆用户信息经云服务器传至所有出口虚拟cpu卡终端中，车道收费系统通过抬杆状态信息判定为用户入口交易已完成状态，按照现实施的国标cpu卡交易流程将入口交易数据进行加密的结果存入虚拟国标cpu卡的收费信息存储区中，虚拟cpu卡终端获取该虚拟国标cpu卡数据并传送存储于云服务器，供用户出站再次调用；

用户出站时，虚拟cpu卡终端通过云服务器获取在途用户信息并生成虚拟cpu卡，入口信息写入对应文件区域后存储本地，并交互车道收费系统；车道收费系统按国标cpu卡入口信息校验流程对虚拟国标cpu卡的入口交易数据加密结果进行校验后，进行费用计算处理；费用计算结果传至虚拟cpu卡终端，虚拟cpu卡终端通过获取内置服务模块的电子钱包已扣费状态，完成交易扣费计算处理，并将对应交易数据写入虚拟卡的电子钱包存储区后，车道收费系统获取虚拟国标cpu卡交易数据，控制栏杆抬降并将校验状态返回至虚拟cpu卡终端；虚拟cpu卡终端将出口交易数据写入虚拟国标cpu卡的收费信息存储区中，并将该虚拟国标cpu卡数据并传送存储于云服务器中，完成云服务器用户信息刷新，供用户下次入站时再次调用。

所述数据交易模块，用于在vpn网络中，在虚拟cpu卡终端的内置服务模块通过云服务器获取app出入站时的用户状态数据以及站点标识点数据后，通过程序写入并生成虚拟国标用户卡文件结构体的相关信息字段数据，并存储在虚拟cpu卡终端；

所述数据解析模块，该包含用户数据、交易数据的国标用户卡结构体数据通过串口交互车道收费系统进行交易数据互换，车道收费系统将交易信息、交易金额数据通过该过程原路解析返回至虚拟cpu卡终端，cpu卡终端写入虚拟国标cpu卡文件结构体的相关信息字段数据，并存储在虚拟cpu卡终端；

所述扣费处理模块，虚拟cpu卡终端从内置服务模块获取已加密的入口虚拟卡数据并以用户卡结构存储，交互至车道收费系统进行费用计算处理，入口时计费为零，后将计费结果通过虚拟cpu卡终端调用虚拟cpu卡钱包文件进行交易扣费处理，写入虚拟国标cpu卡文件结构体的相关信息字段数据，并存储在虚拟cpu卡终端。

生成的国标用户卡文件结构体如下：

对于上述卡文件结构，具备下述的特点：

a)所有保留文件分为行业应用保留文件和省级应用保留文件，行业应用保留文件各省(区、市)不得应用，省级应用保留文件各省(区、市)可根据需要应用；

b)考虑到各省(区、市)不同的应用扩展，增加保留文件2，作为省级应用保留文件。用于实现各省(区、市)对所有的卡片(包含外省(区、市))进行读写操作，通过复合消费指令完成，以变长记录的形式保存；其中复合应用类型标识符指定为各省(区、市)行政区划代码，以区分各省(区、市)的不同应用；

c)考虑到各省(区、市)不同的应用扩展，增加保留文件3，作为省级保留文件。用于实现各省(区、市)对所有的卡片(包含外省(区、市))进行读写操作，通过外部认证完成，以变长记录的形式保存；其中应用类型标识符指定为各省(区、市)行政区划代码，以区分各省(区、市)的不同应用；

d)考虑到部分省(区、市)对路径精确标识的需求，启用全国统一预留文件中的0008文件作为标识站应用文件，供实施路径精确标识的省(区、市)使用；

e)保留文件4、5为行业应用保留文件，可通过外部认证完成写入，各省(区、市)不得擅自使用；

f)针对本次全国联网，增加保留文件6、7，作为省级应用保留文件；

g)仅针对本省(区、市)发行卡片进行读写的扩展应用，各省(区、市)可自定义文件标识，但不能与现有定义冲突，并应提前向标准编制单位申请备案。

如图2所示，本发明基于虚拟国标cpu实现互联网用户交易的方法，包括下述步骤：

s1、注册互联网不停车收费系统；

s2、注册用户通行时，在互联网不停车收费系统的虚拟cpu卡终端的内置服务模块中生成虚拟国标cpu卡，生成的虚拟国标cpu卡与用户车辆信息唯一对应，并存储在虚拟cpu卡终端的内置服务模块中；

具体为：

s21、生成虚拟国标cpu卡结构体：

注册用户通行时，虚拟cpu卡终端的内置服务模块获取到云服务器用户信息并按照国标cpu卡的国标用户卡文件结构生成虚拟卡文件数据结构体，包括基本信息存储区、收费信息存储区、电子钱包存储区三大块，各存储区的字段数据类型和格式与国标cpu卡真卡一致；

s22、虚拟国标cpu卡的初始化：

将当前用户注册的车辆信息数据对应输入存储在基本信息存储区后，其他存储区字段为待输入的空存储状态，此时完成当前唯一用户车辆对应的虚拟国标cpu卡的初始化生成；

s23、初始化虚拟国标cpu卡的存储

初始化后的虚拟国标cpu卡数据与用户车辆信息唯一对应，存储在互联网不停车收费系统的虚拟cpu卡终端的内置服务模块中，用于高速公路交易时与车道收费系统进行数据交互读取。

s3、互联网用户在入/出站时，虚拟cpu卡终端将加密处理过的虚拟国标cpu卡串口通讯至车道收费系统，车道收费系统完成对虚拟国标cpu卡的数据校验读写以及通行费用金额计算，入口时计费为零，串口通讯至虚拟cpu卡终端进行交易处理即非现金支付扣款，并将交易成功/失败的结果反馈回收费系统，收费系统完成外设控制，即虚拟cpu卡终端负责获取交易金额、完成交易并成功获取站点信息。

步骤s2中，所述虚拟国标cpu卡内部交易流程和通用卡交流流程相同，如图3所示，具体包括下述步骤：

s21、发现虚拟国标cpu卡；

s22、读取虚拟国标cpu卡基本信息文件；

s23、对卡片进行有效性校验判定，若无效，则交易结束；若有效则转入步骤s24；

s24、进行黑名单校验判定，若在黑名单之中，则交易结束；若不在黑名单中，则读写入口信息并判定；

s25、计算消费金额；

s26、复合消费交易操作。

通过本发明的技术方案，利用虚拟国标cpu用户卡实现不改变原有车道收费系统的基于车牌识别的互联网不停车收费用户交易，无需更改车道程序即可完成互联网用户与车道收费系统程序交易行为；另外，用户服务，车道接入管理，出入站服务，支付等都是互联网和移动互联网的应用，道路管理方无需等三方同时在场安装车道设备和收费系统无缝连接车道收费系统，用户只需安装移动终端app即可完成不停车收费且无需安装车载设备。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。