基于V2X的优先通行方法及系统与流程

本发明属于车辆通行控制，特别涉及一种基于v2x的优先通行方法及系统。

背景技术：

1、单行道是指只允许一个方向行驶的车道。单向交通作为一种投资少、见效快、操作简便的交通管理措施，在西方发达国家已得到广泛采用。近年来，我国许多城市也积极采用单向交通，把部分双行道路直接改成单行线，很大程度上缓解了道路交通压力，减少了拥堵情况。单行道是解决城市交通拥挤、增加交通容量的最直接、最有效、最经济的一种办法，它是以局部的限制来保障全局的畅通。

2、事物总是在有其利的同时会有其弊。比如，如果要到达的目的地与单行道所允许行驶的方向相反，则车辆可能需要绕行比较远的其它道路，这会给车辆带来某些不便。对普通的社会车辆而言，多花些时间和能耗成本尚可接受，但对于执行任务的分秒必争的特种车辆(比如救护车、消防车、警车、工程抢险车等)的行动会造成一定的影响。虽然根据相关规定，上述执行任务的特种车辆可以不受行驶速度、行驶路线、行驶方向和指挥灯信号的限制，在保证安全的情况下在单行道上逆行，但由于目前车与路、其它车辆以及行人等交通参与者之间并没有很好的沟通和协调机制，执行任务的特种车辆在单行道上逆行很容易造成交通堵塞和/或事故。如何在目前车联网技术大发展的背景下，实现执行任务的特种车辆在单行道上安全快速地逆行，是急需解决的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于v2x的优先通行方法及系统，通过运用数字水印技术并结合v2x车联网技术来实现特定任务的目标车辆能够利用单行道优先逆向通行，保证通行安全可靠的同时，方案实施更加简单、高效。

2、按照本发明所提供的设计方案，提供一种基于v2x的优先通行方法，通过v2x云端服务器、车端及路侧端之间的信息交互实现对特定任务车辆的单行道逆向优先通行，实现过程包含如下内容：

3、将享有优先通行权限的车辆信息及加解密公私钥对预先存储在v2x中的云端服务器，在单行道上预先设置单行道标牌，单行道标牌上含有云端服务器利用单行道数字摘要、单行道安装位置及包含数字摘要和位置的数字签名生成的数字水印信息，其中，车辆信息包含车辆号牌和/或车辆识别码，单行道数字摘要包含单行道终点地理位置及对应的路侧端数据；

4、目标车辆采集待行使单行道的单行道标牌图像，通过提取并验证单行道标牌图像中的数字水印来获取单行道数字摘要中包含的单行道终点位置，利用单行道终点位置来获取目标车辆自身地理位置与单行道终点地理位置之间的距离，当该距离满足预设阈值时，向云端服务器发出优先通行请求，云端服务器利用预先存储的车辆信息验证目标车辆的通行权限，将通行权限验证通过的目标车辆信息发送至目标车辆和目标车辆待行使单行道对应的路侧端，其中，优先通行请求包含目标车辆的车辆号牌和/或车辆识别码；

5、目标车辆待行使单行道的路侧端生成用于目标车辆优先通行并提示其他车辆和行人避让的优先通行指示信息，使目标车辆在单行道上逆向优先通过当前所在路段。

6、作为本发明中基于v2x的优先通行方法，进一步地，针对采集的待行使单行道的单行道标牌图像，目标车辆首先通过向云端服务器请求数字签名密钥，并利用该数字签名密钥来识别并提取数字签名信息，并利用数字签名信息中的数字签名进行验签，若识别提取或验签失败，则向云端服务器反馈识别提取或验签失败结果，并接收云端服务器发送的不允许优先通行信息，若验签通过，则获取单行道数字摘要中包含的单行道终点位置。

7、作为本发明中基于v2x的优先通行方法，进一步，针对目标车辆地理位置与待行使单行道终止点地理位置之间距离，若该距离达到或小于预设阈值时，则目标车辆向云端服务器发出优先通行请求；若该距离高于所述阈值，则目标车辆实时更新自身地理位置来判断其地理位置与待行使单行道终止点地理位置之间距离与预设阈值的大小，直至该距离达到或小于预设阈值时，向云端服务器发出优先通行请求。

8、作为本发明中基于v2x的优先通行方法，进一步，路侧端、车端和v2x云端服务器之间利用安全智能芯片进行信息安全交互，其中，安全智能芯片利用密码算法进行数据加密处理。

9、作为本发明基于v2x的优先通行方法，进一步地，密码算法包含但不局限于：sm1、sm2、sm3、sm4、sm9、3des、aes、rsa、sha-1和sha-256中的一种或多种组合。

10、作为本发明基于v2x的优先通行方法，进一步地，车端包含多个目标车辆时，依据优先通行请求获取各目标车辆地理位置与单行道终止点距离远近及优先通行请求时间先后关系对该多个目标车辆进行排队处理，云端服务器根据排队先后次序来验证目标车辆通行权限，其中，排队处理中，根据目标车辆地理位置与单行道终止点距离远近来设置距离较近的目标车辆排在队列前位，若距离相同，则按优先通行请求时间先后，将请求时间在先的目标车辆排在队列前位。

11、进一步地，基于上述的方法，本发明还提供一种基于v2x的优先通行系统，包含：

12、与单行道对应并安装在相应单行道预设区域上的路侧端，依据云端服务器发送的目标车辆信息来生成用于目标车辆优先通行并提示其他车辆和行人避让的优先通行指示信息，以指示目标车辆在单行道上逆向优先通过当前所在路段；

13、及，安装在目标车辆上的车端，采集待行使单行道的单行道标牌图像，通过提取并验证单行道标牌图像中的数字水印来获取单行道数字摘要中包含的单行道终点位置，利用单行道终点位置来获取目标车辆自身地理位置与单行道终点地理位置之间的距离，依据该距离数据来向v2x的云端服务器发出优先通行请求来获取对应目标车辆的优先通行权限；

14、云端服务器预先存储享有优先通行权限的车辆信息和交互数据加解密公私钥对，并利用单行道数字摘要、单行道安装位置及包含数字摘要和位置的数字签名生成单行道标牌图像的数字水印信息，单行道数字摘要包含单行道终点地理位置及对应的路侧端数据，云端服务器通过读取单行道上预先设置含数字水印的单行道标牌及车辆信息来验证享有优先通行权限的目标车辆，并将目标车辆相关信息发送至目标车辆及与单行道对应的路侧端，其中，单行道数字摘要包含单行道终点地理位置及对应的路侧端数据，车辆信息包含车辆号牌和/或车辆识别码。

15、作为本发明基于v2x的优先通行系统，进一步地，所述云端服务器还包含：云端数字水印生成模块、数字证书模块、云端安全模块和云端存储模块，其中，

16、云端数字水印生成模块，用于生成单行道标牌数字水印信息并将数字水印信息嵌入单行道标牌图像中；

17、云端存储模块，用于通过预置并存储车端的车辆信息及可优先通行单行道数据，以通过调用查询相关数据来验证目标车辆优先通行权限；

18、数字证书模块，用于为云端服务器生成公钥证书并保存，并签发路侧端和车端的公钥证书；

19、云端安全模块，利用安全智能芯片来为云端服务器提供信息交互数据的密码加解密及安全存储。

20、作为本发明基于v2x的优先通行系统，进一步地，所述路侧端还包含：路侧端安全模块、交通信号机制机、优先信息显示牌和标线投影模块，其中，

21、路侧端安全模块，用于利用安全智能芯片为路侧端提供信息交互数据的密码加解密和安全存储；

22、交通信号机制机，用于通过改变道路交通信号顺序、调节配时来控制交通信号灯；

23、优先信息显示牌，用于显示供其他车辆和行人了解当前和/或即将逆向通行目标车辆的相关数据，该相关数据包含目标车辆行驶方向、速度及距离单行道标牌的距离；

24、标线投影模块，用于向车端目标车辆待行使单行道路面投射逆向优先通行数据，该逆向优先通行数据包含逆行方向指示标线及目标车辆相关数据。

25、作为本发明基于v2x的优先通行系统，进一步地，所述车端还包含：车端数字水印识别模块、车端安全模块、车端摄像模块和车端定位模块，其中，

26、车端数字水印识别模块，用于对采集到的单行道标牌图像中的数字水印进行识别提取及验签；

27、车端安全模块，用于利用安全智能芯片为车端提供信息交互数据的密码加解密和安全存储；

28、车端摄像模块，用于收集车辆驾驶视频及行使道路环境数据；

29、车端定位模块，用于获取车辆地理位置数据。

30、本发明的有益效果：

31、第一，本发明中云端服务器、路侧端和车端通过对公钥证书及数字签名进行验证，保证了信息发送方的身份及所发信息的真实和完整性，防止信息被非法篡改，还可通过在发送的信息中应用时间戳和随机数，以防止信息被重放攻击，保证信息的安全。

32、第二，通过应用v2x车联网及网络技术，在实现了信息安全传递的同时，可实现在单行道上通过交通信号控制机、优先信息显示牌、标线投影模块、智能道钉、语音提示模块等模块，使社会车辆和行人了解当前和/或即将驶入的车端的情况，及时调整自身的位置、方向和/或避让，使得所述车端可以安全顺利地实现优先通行。

33、第三，云端服务器可根据车端上报的定位信息和时间信息，更好更智能地确定优先服务于哪个或哪些车端，进一步提高了优先通行效率。

34、第四，本发明在单行道标牌的图像内嵌入数字水印信息从而生成安全单行道标牌。通过对数字水印的提取和相应验证可以确定该安全单行道标牌的图像内容是否完整、是否被篡改，并且可以确认是否由所述云端服务器所签发，从而可以保证所述安全单行道标牌所在的单行道作为可以允许车辆逆向优先通行的单行道是经过专门机构批准、审核和签发的，能够有效保障安全通行秩序，使特定任务的目标车辆优先通行更加安全可靠。