一种基于NB‑IOT网络的车检器的制作方法

本发明属于通信和物联网领域，尤其涉及一种基于NB-IOT网络的车检器。

背景技术：

车检器是目前采集车辆停靠信息的主要检测手段，其目的在于采集停车位的停车信息，即时发送该停车信息给通讯基站，现有的车检器工作在2G/3G/4G蜂窝网技术下，需要通过中继网关收集信息再反馈给基站，网络部署复杂、多网络组网、高成本，且在恶劣环境下不能正常监测。

NB-IOT网络一种新兴的网络技术，其是一种基于蜂窝的窄带物联网，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，支持待机时间短、对网络连接要求较高设备的高效连接，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少、架构优等特点，目前已成为万物物联网的一个重要分支。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了基于NB-IOT网络的车检器

本发明采用的技术方案具体如下：

一种基于NB-IOT网络的车检器，该车检器包括信息获取单元、密钥存储器、只读存储器、安全模块和通讯模块，其中

所述信息获取单元用于获取停车位内的停车信息，并将获取的停车信息发送给所述安全模块；

所述密钥存储器是一个非易失存储器，用于存储车检器的当前密钥，在车检器出厂时，所述密钥存储器预先存储了一个初始密钥作为当前密钥，该初始密钥同时与该车检器的编码对应存储在智能云服务器的数据库中。

所述只读存储器用于存储所述车检器的唯一编码以及所述智能云服务器的网络地址；

所述通讯模块用于通过NB-IOT网络与外部的通讯基站通信，从而使得车检器可与外界通信；

所述安全模块用于从所述信息获取单元接收停车信息，并且将停车信息加密后，通过通讯模块发送给所述智能云服务器，并且可以更新所述密钥存储器中的密钥，其具体工作过程如下：

(1)所述安全模块从所述信息获取单元接收到数据Data后，从所述密钥存储器中读取当前密钥K；

(2)所述安全模块使用当前密钥K加密所述数据Data，并从所述只读存储器中读取车检器的编码Code，从而组装成一个数据包Message，即：

Message＝{Code，E_K(Data)},

其中E_K表示使用密钥K的一个加密算法；

(3)所述安全模块从所述只读存储器中读取所述智能云服务器的网络地址，将组装成的数据包Message通过通讯模块发送给所述智能云服务器；

(4)所述智能云服务器接收到所述数据包Message后，解析该数据包，获取车检器的编码Code，根据该Code从数据库中查询获得其对应的当前密钥K，从而使用K对Message中的E_K(Data)进行解密，获得数据Data，并将该数据Data作为停车信息存储；

(5)如果该数据Data指示的是车辆进入停车位，则所述智能云服务器和车检器都计算一个新的密钥K_new＝K⊕PN，所述车检器将K_new作为新的当前密钥存入所述密钥存储器，以取代原有的K；所述智能云服务器将K_new与Code对应存入数据库，以作为该车检器的当前密钥，其中，PN是所述信息获取单元识别的车牌号。

进一步地，所述信息获取单元通过扫描停车位内磁通量的变化情况来判断停车位上有无车辆，在有车辆时，通过读取车辆上的RFID电子标签来获取车辆相关信息。

进一步地，所述车检器在出厂时，在其密钥存储器中存储了一个初始密钥作为当前密钥，该初始密钥同时与该车检器的编码对应存储在所述智能云服务器的数据库中。

进一步地，所述加密算法为分组密码算法。

进一步地，所述RFID电子标签固定在车辆上，其中存储了对应车辆的相关信息，包括车牌号。

进一步地，所述车检器编码和所述智能云服务器的网络地址在车检器出厂时就内置在所述只读存储器中。

本发明的有益效果包括：1)在NB-IoT基站覆盖范围内，每平方公里可支持安装数以万计的传感器终端，实现全面监测管理；2)车检器即装即用，部署成本大幅下降，并支持长达数年的使用寿命；3)支持无处不在而又安全可靠的NB-IoT网络，具备优良的性能和稳定性。能够有效降低道路投入和运营成本，合理配置停车资源，提升工作效率。

【附图说明】

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明车检器所应用的系统图。

图2是本发明车检器的逻辑结构图。

【具体实施方式】

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

参见附图1，其示出了本发明车检器所应用的系统，该系统包括车检器、RFID电子标签、通讯基站、智能云服务器。

所述RFID电子标签固定在车辆底部，也可以结合在车牌中，制作成电子车牌的形式。RFID电子标签中存储了对应车辆的相关信息，即包括车牌号等可以识别该车辆的信息。

所述车检器设置于停车位，每一个停车位都设置一个车检器，两者是一一对应的关系。本发明为每一个停车位都设置了一个唯一编号，该编号也是对应车检器的编号。所述车检器首先可以通过定时扫描停车位内磁通量的变化情况来判断停车位上有无车辆，当有车辆进入停车位时，所述车检器可以通过读取该车辆上的RFID电子标签来识别该车辆，读取成功后，所述车检器向所述智能云服务器报告所读取的车辆相关信息。

所述通讯基站用于将车检器接入网络，本发明的车检器通过NB-IOT网络连接所述通讯基站，从而车检器可以与所述智能云服务器进行通讯。

所述智能云服务器是本发明整个系统的管理中心，用于根据车检器报告的车辆信息，记录和统计各个停车位的停车情况。

NB-IOT可以支持大规模的网络接入，在一平方公里内可以支持上万个设备接入，从而实现对停车位的全面监测管理。但是，由于是无线接入，车检器与通讯基站间传输的数据容易被人监听和窃取，而现有NB-IOT技术并没有考虑安全性的问题，因此本发明对于基于NB-IOT网络的车检器增加了安全部件。

在考虑安全性的问题上，一方面，车检器具有与通常的网络传输不同的特点。因为车检器所发送的数据只是停车位上的车辆识别信息，例如车牌号，由于车牌号是完全可见的，所以如果有黑客想要窃取单个停车位的数据，只要派人监视该停车位即可，所以单个车检器所传输的内容其实无需过高的安全性。但是，对于一个城市而言，整个城市的停车信息就不是一般人能获取的了，黑客想要获取的就是这种大量的具有统计意义的停车信息。另一方面，车检器本身是一种低功耗的设备，计算能力较弱，无法进行复杂的安全运算。

基于上述两方面的原因，车检器的安全设计主要目的是为了抵抗黑客的统计性攻击，但是又不能进行太复杂的计算。

参见附图2，其示出了本发明车检器的基本结构，包括：信息获取单元、密钥存储器、只读存储器、安全模块、通讯模块。

所述信息获取单元用于获取停车信息，包括：通过扫描停车位内磁通量的变化情况来判断停车位上有无车辆，在有车辆时，通过读取车辆上的RFID电子标签来获取车辆相关信息。因此，信息获取单元可以产生两类数据，第一类是有车辆进入停车位时，获取的车辆相关信息；第二类是车辆离开时的信息。信息获取单元每次产生的数据都被立即发送给所述安全模块。

所述密钥存储器是一个非易失存储器，用于存储当前密钥，该当前密钥由所述安全模块在加密和解密时使用。所述车检器在出厂时，在其密钥存储器中存储了一个初始密钥作为当前密钥，该初始密钥同时与该车检器的编码对应存储在所述智能云服务器的数据库中。

所述只读存储器用于存储车检器的编码以及智能云服务器的网络地址，该编码是全球唯一编码。该编码和该网络地址在车检器出厂时就内置在所述只读存储器中，由于是只读存储器，所以该编码和该网络地址实际上是不可更改的。

所述通讯模块是用于车检器和外部通信的模块，具体地，该通信模块基于NB-IOT技术连接到所述通讯基站，从而使得所述车检器可以与外界通信，包括与网络上的智能云服务器通信。

所述安全模块主要有两个作用：第一，从信息获取单元接收数据，并且将数据加密后，通过通讯模块发送给所述智能云服务器；第二，更新密钥存储器中的密钥。下面对安全模块的工作过程进行详细说明：

(1)所述安全模块从所述信息获取单元接收到数据Data后，从所述密钥存储器中读取当前密钥K。

所述数据Data中包括车辆进入或离开停车位的指示信息，如果是车辆进入停车位，所述数据Data中还包括了从进入车辆上RFID电子标签读取的车牌号PN。

(2)所述安全模块使用当前密钥K加密所述数据Data，并从所述只读存储器中读取车检器的编码Code，从而组装成一个数据包Message，即：

Message＝{Code，E_K(Data)},

其中E_K表示使用密钥K的一个加密算法，通过该算法对Data进行加密。需要说明的是，由于车检器的计算能力较弱，这里的加密算法采用分组密码算法，分组密码算法一般计算过程较为简单，适于低功耗设备使用。

(3)所述安全模块从所述只读存储器中读取所述智能云服务器的网络地址，将组装成的数据包Message通过通讯模块发送给所述智能云服务器。

(4)所述智能云服务器接收到所述数据包Message后，解析该数据包，获取车检器的编码Code，根据该Code从数据库中查询获得其对应的当前密钥K，从而使用K对Message中的E_K(Data)进行解密，获得数据Data，并将该数据Data作为停车信息存储。

(5)如果该数据Data指示的是车辆进入停车位，则所述智能云服务器和车检器都计算一个新的密钥K_new＝K⊕PN，所述车检器将K_new作为新的当前密钥存入所述密钥存储器，以取代原有的K；所述智能云服务器将K_new与Code对应存入数据库，以作为该车检器的当前密钥。

通过这一步骤，车检器的当前密钥在每次车辆进入后都会被更新，换言之，车检器与智能云服务器之间的通信密钥随时在变化，这大大增强了通信的安全性，增加了黑客窃听的难度。对于大量的车检器而言，其通信密钥都各不相同，使得黑客的统计攻击也变得不可行。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。