一种交通数据校验方法、交通数据广播方法及系统与流程

本发明涉及车联网技术领域，具体涉及一种交通数据校验方法、交通数据广播方法及系统。

背景技术：

在未来车联网应用场景中，直连模式的车-车通信将成为路况信息传递、路障报警的重要途径。

车联网中网联汽车面临结点频繁接入与推出，现阶段lte-v2x网络接入与推出管理中，不能有效实施对车辆结点的安全接入控制，对不可信或失控结点的隔离与惩罚机制还未建立完善，lte-v2x可信网络环境的安全隐患突出，一旦存在恶意结点入侵，可通过阻断、伪造、篡改车-车通信或者通过重放攻击影响车-车通信信息的真实性，破坏车-车通信消息的真实性，影响路况信息的传递。

技术实现要素：

针对直连模式车-车通信存在的缺陷，本申请提供一种交通数据校验方法、交通数据广播方法及系统，通过对交通数据的有效性进行校验，提高车-车通信消息的真实性，确保路况信息传递的真实性。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种交通数据校验方法，包括步骤：

根据电子控制单元发送的行为指令观测与所述行为指令关联的关联电子控制单元和/或与所述行为指令相关的电子元器件的检测数据，生成与所述行为指令关联的观测数据；

基于所述观测数据对所述行为指令进行有效性校验，以对根据所述行为指令从车辆电子控制单元获取的并向外围车辆广播的交通数据的有效性进行校验。

进一步优选的，所述生成与所述行为指令关联的观测数据，具体包括：根所述行为指令在预设时间段内观测所述检测数据的变化，获取所述观测数据在预设时间段内的变化规律；

所述基于所述观测数据对所述行为指令进行有效性校验，具体包括：根据所述观测数据在预设时间段内的变化规律校验所述行为指令是否有效。

进一步优选的，所述行为指令包括加速行为指令、转向行为指令、刹车行为指令，与所述加速行为指令关联的观测数据包括车辆速度，与所述转向行为指令关联的观测数据包括转向轮位置变化的角度和速度，与刹车行为指令关联的观测数据包括车辆速度。

进一步优选的，基于所述观测数据对所述加速行为指令进行有效性校验，包括步骤：

根据油门踏板传感器的触发信号直接获取速度传感器的检测数据；

判断所述检测数据在预设时间段内是否增大，若是，则判断所述加速行为指令有效，否则，判断所述加速行为指令无效。

进一步优选的，基于所述观测数据对所述转向行为指令进行有效性校验，包括步骤：

根据转向角度传感器的触发信号直接获取转向扭矩传感器记录的转向运动所需的扭杆角度；

判断所述扭杆角度在预设时间段内是否变化，若是，则判断所述转向行为指令有效，否则，判断所述转向行为指令无效。

进一步优选的，基于所述观测数据对所述刹车行为指令进行有效校验，包括步骤：

根据刹车踏板传感器的触发信号获取车速电子控制单元和/或直接获取速度传感器的检测数据；

判断所述检测数据在预设时间段内是否减小，若是，则判断所述刹车行为指令有效，否则，判断所述刹车行为指令无效。

本发明还提供一种交通数据广播方法，包括步骤：

采用上述的交通数据校验方法对待广播的交通数据进行有效性校验，所述待广播的交通数据为根据行为指令从车辆电子控制单元获取的并向外围车辆广播的交通数据；

向外围车辆广播有效的交通数据。

本发明还提供一种交通数据广播系统，包括：

若干个电子控制单元；

车载微控制器模块，与各个电子控制单元通过can总线通信连接，用于获取各个电子控制单元所检测的交通数据，并将获取的交通数据发送至外围车辆；

仲裁模块，与各个电子控制单元、相关电子元器件和车载微控制器模块通信连接，用于在所述车载微控制器模块将交通数据发送至外围车辆之前，对所述交通数据的有效性进行校验，以控制所述车载微控制器模型向外围车辆发送有效的交通数据。

进一步优选的，所述仲裁模块通过执行以下操作对所述交通数据的有效性进行校验：

根据电子控制单元发送的行为指令观测与所述行为指令关联的关联电子控制单元和/或与所述行为指令相关的电子元器件的检测数据，生成与所述行为指令关联的观测数据；

基于所述观测数据对所述行为指令进行有效性校验，以对根据所述行为指令从车辆电子控制单元获取的并向外围车辆广播的交通数据的有效性进行校验。

进一步优选的，所述生成与所述行为指令关联的观测数据，具体包括：根所述行为指令在预设时间段内观测所述检测数据的变化，获取所述观测数据在预设时间段内的变化规律；

所述基于所述观测数据对所述行为指令进行有效性校验，具体包括：根据所述观测数据在预设时间段内的变化规律校验所述行为指令是否有效。

本发明提供的交通数据检验方法、交通数据广播方法及系统，具有以下效果：

1)通过与行为指令关联的关联电子控制单元和/或相关电子元器件的检测数据对该行为指令进行有效性检验，也即是，通过其他电子控制单元的检测数据和/或其他相关电子元器件的检测数据来判断另一电子控制单元的检测数据是否有效，通过该方法还能判断该另一电子控制单元是否被黑客攻击，进而保证交通数据源头校验的有效性。

2)通过对交通数据的有效性校验，提高车-车通信消息的真实性，确保路况信息传递的真实性。

附图说明

图1为现有的直连模式的车-车通信原理框图；

图2为本发明提供的交通数据校验方法流程图；

图3为本发明提供的交通数据广播方法流程图；

图4为本发明提供的交通数据广播系统原理框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，现有的直连模式的车-车通信的原理，汽车中配置的多个电子控制单元(ecu)通过can总线与车载微控制器(tboxmcu)模块通信连接，车载微控制器将各个电子控制单元检测的交通数据发送至4glte模块，再通过4glte模块向外围车辆广播该交通数据。

如果车载微控制器模块被黑客攻击，则黑客可以篡改从ecu中获取的交通数据，然后再将篡改后的交通数据发送出去，从而导致破坏车-车通信信息的真实性。

另一方面，现有技术中，会将ecu中的交通数据以加密的方式发送至车载微控制器模块，以防止黑客攻击车载微控制器模块；但是，若是ecu被黑客攻击，则即使将ecu中的交通数据以加密方式发送至车载微控制器，但由于交通数据的源头是假的，则仍会导致破坏车-车通信信息的真实性。

基于上述所描述的直连模式的车-车通信所存在的问题，如何对传输的交通数据进行真实性校验、有效性校验，本发明提供的技术方案是：对于其中一个ecu提供的交通数据，本发明采用与该ecu关联的其他ecu的检测数据和/或其他相关电子元器件的检测数据对该ecu提供的交通数据的有效性进行校验，通过其他ecu的检测数据、其他相关电子元器件的检测数据不仅能够对该ecu提供的交通数据进行有效性校验，还可对该ecu是否被黑客攻击进行检测，从而确保交通数据的有效性校验。

基于上述基本构思，本发明提供一种交通数据校验方法，其流程图如图2所示，具体包括以下步骤。

s200：根据电子控制单元发送的行为指令观测与该行为指令关联的关联电子控制单元和/或与该行为指令相关的电子元器件的检测数据，生成与该行为指令关联的观测数据。

s210：基于该观测数据对该行为指令进行有效性校验，以对根据该行为指令从车辆电子控制单元获取的并向外围车辆广播的交通数据的有效性进行校验。

在步骤s1中，行为指令指的是车辆的执行机构被执行时通过相应传感器向相应的电子控制单元发送的相应的触发指令，例如，执行机构可以是油门踏板、方向盘、刹车踏板等，各类执行机构配置有相应的电子控制单元，例如，油门踏板配置有相应的车速电子控制单元、方向盘配置有相应的转向电子控制单元、刹车踏板配置有相应的刹车电子控制单元，各类电子控制单元通过各类传感器采集对应执行机构执行动作时的行为指令、及采集汽车通过该行为指令产生的数据信息。

与行为指令相关的电子元器件，指的是能表征该行为指令执行相应的动作时，该相关的电子元器件的检测数据能反应该行为指令执行的动作，例如，与刹车行为指令相关的电子元器件可以包括速度传感器，加速度传感器，再例如，与加速行为指令相关的电子元器件可以包括速度传感器，加速度传感器，再例如，与障碍物检测行为指令相关的电子元器件包括雷达探测器，在具体应用中，本领域技术人员可以根据该构思，设置与行为指令密切相关的电子元器件，只要该电子元器件实时检测的数据能够反应该行为指令执行的动作即可。

因电子元器件实时检测的数据是真实有效的，不能篡改、伪造的，因此，可以将电子控制单元中的检测数据与具体的电子元器件实时检测的数据相结合，以判断相应的行为指令是否真实有效。

优选的，生成与该行为指令关联的观测数据具体包括：

根据该行为指令在预设时间段内观测该检测数据的变化，获取观测数据在预设时间段内的变化规律；

进一步的，基于观测数据对行为指令进行有效性校验，具体包括：根据观测数据在预设时间段内的变化规律校验行为指令是否有效。

因本发明是基于其他电子控制单元和/或相关电子元器件的检测数据的变化来校验行为指令的有效性，进而校验根据该行为指令从电子控制单元获取的并向外围车辆广播的交通数据的有效性。

其中，行为指令包括加速行为指令、转向行为指令、刹车行为指令，与加速行为指令关联的观测数据包括车辆速度，与转向行为指令关联的观测数据包括转向轮位置变化的角度和速度，与刹车行为指令关联的观测数据包括车辆速度。

具体的，基于观测数据对加速行为指令进行有效性校验，包括步骤：

根据油门踏板传感器的触发信号直接获取速度传感器的检测数据；

判断检测数据在预设时间段内是否增大，若是，则判断加速行为指令有效，否则，判断加速行为指令无效。

针对加速行为指令的有效性校验，本实施例优选为观测速度传感器实时检测的数据，在其他实施例中，也可以通过车速电子控制单元中的检测数据对加速行为指令的有效性进行校验，还可以将车速电子控制单元中的检测数据与速度传感器实时检测的数据相结合对加速行为指令进行有效性校验。

例如，可以观测车速电子控制单元中的检测数据在预设时间段内的变化规律与速度传感器实时检测的数据的变化规则是否相符，若相符，则说明车速电子控制单元中的检测数据是有效的，若两者的变化规律相反，则说明车速电子控制单元中的检测数据是不可信的。

基于观测数据对转向行为指令进行有效性校验，包括步骤：

根据转向角度传感器的触发信号直接获取转向扭矩传感器记录的转向运动所需的扭杆角度；

判断扭杆角度在预设时间段内是否变化，若是，则判断转向行为指令有效，否则，判断转向行为指令无效。

在其他实施例中，也可以通过转向电子控制单元中的检测数据对转向行为指令的有效性进行校验，还可以将车速电子控制单元中的检测数据与转向扭矩传感器实时检测的数据相结合对转向行为指令进行有效性校验。

例如，可以观测转向电子控制单元中的检测数据在预设时间段内的变化规律与转向扭矩传感器实时检测的数据的变化规则是否相符，若相符，则说明转向电子控制单元中的检测数据是有效的，若两者的变化规律相反，则说明转向电子控制单元中的检测数据是不可信的。

基于观测数据对刹车行为指令进行有效校验，包括步骤：

根据刹车踏板传感器的触发信号获取车速电子控制单元和/或直接获取速度传感器的检测数据；

判断检测数据在预设时间段内是否减小，若是，则判断刹车行为指令有效，否则，判断刹车行为指令无效。

针对刹车行为指令的有效性校验，本实施例优选为观测车速电子控制单元中的检测数据，在其他实施例中，也可以通过速度传感器实时检测的数据对刹车行为指令的有效性进行校验，还可以将车速电子控制单元中的检测数据与速度传感器实时检测的数据相结合对刹车行为指令进行有效性校验。

下面以行为指令为刹车行为指令为例对交通数据校验的过程进行说明。

在车载微控制器模块将刹车电子控制单元发送的刹车数据进行广播之前，先对该刹车数据进行仲裁，具体的，获取车速电子控制单元的车速数据，并在1s的时间段内判断该车速数据是否发生明显减小，若该车速数据明显减小，则该刹车行为指令为有效的指令，相应的，该刹车行为指令所对应的刹车交通数据也为有效数据，若该车速数据在1s的时间段内未发生变化，则该刹车行为指令为无效的指令，相应的，该刹车行为指令所对应的刹车交通数据也为无效数据，也即是，刹车电子控制单元发送的刹车数据是不被确信的，不能将该刹车数据进行广播。

本实施例提供的交通数据检验方法，采用其他的电子控制单元的检测数据和/或相关电子元器件实时检测的数据来校验某一电子控制单元提供的交通数据的有效性，并非采用该某一电子控制单元自身提供的交通数据对自身进行校验，而是采用其他的观测数据对该某一电子控制单元自身提供的交通数据进行有效性校验，使得，即使该某一电子控制单元自身被黑客攻击，但是通过其他电子控制单元的检测数据和/或相关电子元器件的检测数据作为校验的数据源，从而能够确保校验数据源的有效性和真实性，进一步，保证了交通数据校验的有效性，确保车-车通信消息的真实性。

基于上述的交通数据校验方法，本发明还提供一种交通数据广播方法，其流程图如图3所示，具体包括以下步骤。

s300：根据电子控制单元发送的行为指令观测与该行为指令关联的关联电子控制单元和/或与该行为指令相关的电子元器件的检测数据，生成与行为指令关联的观测数据。

s310：基于观测数据对行为指令进行有效性校验，以对根据行为指令从电子控制单元获取的并向外围车辆广播的交通数据的有效性进行校验。

s320：向外围车辆广播有效的交通数据。

本实施例中的步骤s300-s310的具体过程请参考上述步骤s200-s210，此处不作赘述。

本实施例提供的交通数据广播方法，通过对交通数据的有效性校验，提高车-车通信消息的真实性，确保路况信息传递的真实性。

本发明还提供一种交通数据广播系统，其原理框图如图4所示，包括若干个电子控制单元、车载微控制器模块和仲裁模块。

其中，各个电子控制单元结合汽车的各个执行机构对应配置，各个电子控制单元分别用于采集其所对应的交通数据，例如，车速电子控制单元用于采集汽车的速度数据，刹车电子控制单元用于采集汽车的刹车数据。

车载微控制器模块与各个电子控制单元通过通信模块进行通信连接，其中，该通信模块可以是can总线、或lin、或flexray或ethernet通信，车载微控制器用于获取各个电子控制单元所检测的交通数据，并将获取的交通数据通过4glte模块发送至外围车辆。

仲裁模块与各个电子控制单元、相关电子元器件和车载微控制器模块通信连接，用于在车载微控制器模块将交通数据发送至外围车辆之前，对交通数据的有效性进行校验，以控制车载微控制器模型向外围车辆发送有效的交通数据。

具体的，仲裁模块通过执行以下操作对交通数据的有效性进行校验：

根据电子控制单元发送的行为指令观测与所述行为指令关联的关联电子控制单元和/或与所述行为指令相关的电子元器件的检测数据，生成与所述行为指令关联的观测数据；

基于观测数据对所述行为指令进行有效性校验，以对根据行为指令从车辆电子控制单元获取的并向外围车辆广播的交通数据的有效性进行校验。

优选的，生成与所述行为指令关联的观测数据，具体包括：根所述行为指令在预设时间段内观测所述检测数据的变化，获取所述观测数据在预设时间段内的变化规律；

基于所述观测数据对所述行为指令进行有效性校验，具体包括：根据所述观测数据在预设时间段内的变化规律校验所述行为指令是否有效。

关于仲裁模块对交通数据的有效性进行校验的具体过程，请参考上述步骤s200-s210，此处不作赘述。

需要说明的是，本实施例中的仲裁模块与转载微控制器模块在物理结构上是分离的，且仲裁模块运行于安全环境中，例如，仲裁模块运行于tee中，其中，tee在连接设备中提供一个安全区域，确保敏感数据在隔离、可信的环境中存储、处理和保护，通过提供隔离的、安全执行的授权软件，实现端到端的安全。例如，仲裁模块也可运行于硬件安全模块(hsm)中，硬件安全模块(hsm)是专为保护加密密钥生命周期而设计的专用加密处理器。硬件安全模块通过在强化且防篡改的设备中安全地管理、处理和保存加密密钥，已成为信任链的起点，为世界上具有最高安全意识的组织保护其加密基础设施。

本实施例提供的交通数据广播系统，通过对交通数据的有效性校验，提高车-车通信消息的真实性，确保路况信息传递的真实性。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。