车载高速路快速电子充值系统及其方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种车载高速路快速电子充值系统及其方法，属于电子技术领域。
【背景技术】
[0002]高速路电子收费系统，利用ETC卡实现在收费站不停车结算、支付。ETC收费管理公司(速通科技是有代表性公司之一)目前在市面上提供的高速公路ETC卡主要有两种，一种是记账卡，另一种是储值卡。记账卡本身不具备结算存储功能，只是相当于一个消费记录介质，在一定范围内可以进行透支使用。储值卡不具备透支功能，在使用过程中需要进行接触式的圈存。二者主要的区别在于记账卡方便但存在资金信用风险，存储卡没有风险但需要进行圈存。
[0003]高速公路ETC卡现主要用于小客车，而对于经常需要进行长途运输、长时间在高速公路通行的货车用户，还未开始使用。由于记账卡涉及到信用风险问题，目前在货车车主范围内实行风险较大，因此推行使用储值卡是未来发展的趋势。
[0004]但是现有的ETC储值卡只能到高速路电子收费系统的管理公司指定的营业网点去才能完成充值(充值信息写入ETC储值卡，简称圈存)。由于营业网点少，充值不便。车辆在途中出现ETC储值卡余额不足的情况，就无法使用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种交易安全、能实现1C卡无需在营业网点进行充值、即充即用的车载高速路快速电子充值系统及其方法。
[0006]本发明的技术解决方案:一种车载高速路快速电子充值系统，包括1C卡、车载终端、车辆监控平台和高速路电子收费系统；
[0007]所述的车辆监控平台包括对1C卡进行鉴权的鉴权服务器、用于数据传输的通信网关服务器和鉴权数据库服务器;高速路电子收费系统包括对1C卡进行圈存的圈存服务器和IC卡对应的资金帐户信息的资金帐户数据库；
[0008]本发明的车辆监控平台是道路运输卫星定位系统的企业监控平台，具体包括通信网关服务器、鉴权服务器、应用服务器和鉴权数据库服务器等，具备车辆安全运营的实时监控功能。本发明在现有的车辆监控平台中增加了 1C卡相关信息的数据传输(通信网关服务器)和车载终端及1C卡的鉴权处理功能(鉴权服务器)，其他设置符合车辆监控平台相关的技术规范，如JT/T2011-796标准。
[0009]本发明的高速路电子收费系统是通过设置在收费公路收费站出入口处的天线及车型识别系统和安装在车辆的车载装置，利用信息通信技术，自动实现通行费支付的系统。本发明在现有的高速路电子收费系统中增加了 1C卡相关信息的数据传输、圈存信息交易处理功能(圈存服务器)。
[0010]所述的1C卡具备ETC储值卡功能；
[0011 ] 所述的车载终端包括1C卡插口、1C卡读写装置和CPU处理器，1C卡通过1C卡插口插入到车载终端中，1C卡读写装置读取或根据圈存服务器的圈存指令将圈存金额写入1C卡中，车载终端的处理器与鉴权服务器进行鉴权数据的无线传输；
[0012]本发明的车载终端是道路运输车辆卫星定位系统的车载终端，具体包括北斗/GPS定位芯片、无线通信处理芯片、1C卡插口、1C卡读写装置和CPU处理器等，是在现有的车载终端中增加了ETC储值卡读写功能(1C卡读写装置)和1C卡相关信息的数据处理传输功能(CPU处理器)，其他设置符合车载终端相关的技术规范，如JT/T2011-794标准。
[0013]车载终端与鉴权服务器之间可以通过TCP/UDP协议进行数据传输，车载终端作为TCP/UDP协议的客户端，鉴权服务器作为TCP/UDP协议的服务端。
[0014]所述的鉴权服务器根据车载终端的鉴权数据对车载终端和1C卡进行鉴权;判定车载终端和1C卡是否合法有效;所述的圈存服务器与车载终端之间通过通信网关服务器透传圈存数据，完成1C卡的圈存；
[0015]本发明车载终端的CPU处理器与通信网关服务器可以通过TCP/UDP协议进行圈存数据的无线传输，车载终端作为TCP/UDP协议的客户端，通信网关服务器作为TCP/UDP协议的服务端，通信网关服务器和圈存服务器通过TCP/UDP协议进行数据的互联网有线/无线传输，为了保密，可以设置专网通信，圈存服务器作为TCP/UDP协议的服务端，通信网关服务器作为TCP/UDP协议的客户端。
[0016]圈存数据包括车载终端发生的圈存请求和圈存服务器的发送的圈存指令等，圈存请求包括车载终端信息(车载终端号和1C卡号等)及圈存数据信息(圈存金额等)，圈存指令包括圈存成功和圈存金额等。
[0017]所述的鉴权服务器通过以下步骤完成鉴权:
[0018]A4.1、车载终端发送鉴权请求到鉴权服务器，鉴权请求包括车载终端的固有终端号和1C卡的卡号；
[0019]A4.2、鉴权服务器将接收到的鉴权请求与鉴权数据库中预存的车载终端的固有终端号和1C卡的卡号进行比对，若接收到的车载终端的固有终端号和1C卡的卡号与鉴权数据库内预存的车载终端的固有终端号和1C卡的卡号对应，则判定鉴权请求合法有效，则转入步骤A4.3，否则判断鉴权请求非法无效，则转入步骤A4.4;
[0020]A4.3、鉴权服务器向车载终端反馈鉴权成功；
[0021]A4.4、鉴权服务器向车载终端反馈鉴权失败，同时鉴权服务器将鉴权请求保存到数据中，由鉴权服务器管理人员查看终端信息和1C卡卡号，进行人工判断合法性，并将判断结果保存到鉴权数据库中。
[0022]所述的圈存服务器通过以下步骤实现圈存:
[0023]A5.1、车载终端接收到鉴权服务器反馈的鉴权成功信息后，通过通信网关服务器向圈存服务器透传圈存请求信息；
[0024]所述的圈存请求信息中包括信息类型、车载终端号、终端交易序号、1C卡号、发起标识、首次交易标识、时间戳和指纹码；
[0025]所述的信息类型是用来表征该信息为圈存请求信息的编号，与后续的其他信息可以一起进行编号，使车载终端和圈存服务器能快速识别接收到的信息类别；
[0026]所述的车载终端号为随机终端号或后赋终端号，若车载终端在圈存服务器首次交易，车载终端将随机产生随机终端号;若车载终端在圈存服务器为非首次交易时，该车载终端在圈存服务器首次交易时，圈存服务器赋予的该车载终端唯一的后赋终端号，在后续交易中，此后赋终端号始终不变；
[0027]所述的发起标识分为原始圈存交易和非原始的圈存，原始圈存交易即发起的是一个完整的圈存交易，而非原始的圈存即对未完成的圈存交易恢复性质的补写卡操作；
[0028]所述的首次交易标识分为非首次交易和首次交易，默认为非首次交易，圈存服务器不需分配车载终端号，若首次交易，圈存服务器需要对该车载终端进行编号分配；
[0029]所述的时间戳是用来表征信息(车载终端发起圈存请求信息)发出的日期及时间，采用便于终端编程的结构；
[0030]所述的指纹码为使用会话密钥对整个信息数据帧进行HMAC_SHA1运算得到，用来保证会话过程中所发送数据帧的真实性及完整性；
[0031]所述的终端交易序号是指终端交易日志中当前的序号，用于区别每一笔交易。终端交易序号由车载终端在发起圈存请求时生成，当日不可重复，对于同一笔交易，各信息中的交易序号必须一致。“一笔交易”是指多个交易流程或多个报文往来组合在一起为了完成同一个事务或达到同一个目的。每日的终端交易序号从1号开始连贯使用，不允许出现跳号的情况。
[0032]A5.2、圈存服务器接收圈存请求信息，圈存服务器根据车载终端号、1C卡号、发起标识和首次交易标识的信息，判断车载终端是否为首次交易，若为首次交易则转入步骤A5.3，若为非首次交易则转入步骤A5.5;
[0033]A5.3、圈存服务器分配给车载终端一个后赋终端号，并将后赋终端号返回给车载终端；
[0034]A5.4、车载终端用后赋终端号改写随机终端号，转入步骤A5.1再次发起通过通信网关服务器向圈存服务器透明传输圈存请求信息；
[0035]A5.5、圈存服务器验证车载终端号(后赋终端号)和1C卡号，若验证合法，圈存服务器查询圈存数据库服务器中IC卡号对应的资金账户，确定圈存金额;若IC卡号对应的账户内金额为0，则向车载终端反馈圈存金额为0元；
[0036]A5.6、圈存服务器通过通信网关服务器向车载终端透传圈存请求应答信息，所述的圈存请求应答信息包括信息类型、应答返回码、车载终端号、终端交易序号、圈存金额、时间戳和指纹码；
[0037]所述的信息类型同步骤A5.1，用来表征该信息为圈存请求应答信息;所述的应答返回码，表示圈存服务器成功接收到圈存请求，车载终端可以进行圈存初始化操作;所述的车载终端号为圈存服务器后赋予的车载终端唯一编号;所述的终端交易序号