基于V2X的优先通行方法及系统与流程

基于v2x的优先通行方法及系统
技术领域
1.本发明属于车辆通行控制技术领域，特别涉及一种基于v2x的优先通行方法及系统。


背景技术：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.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。
5.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：
6.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；
7.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；
8.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。
9.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。
10.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。
11.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。
12.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。
13.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。
14.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：
15.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；
16.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；
17.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。
18.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，
19.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；
20.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；
21.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；
22.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。
23.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，
24.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；
25.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；
26.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；
27.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。
28.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，
29.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；
30.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；
31.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；
32.车端定位模块，用于获取车辆地理位置数据。
33.本发明的有益效果：
34.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。
35.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。
36.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。
37.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。
附图说明：
38.图1为实施例中基于v2x的优先通行流程示意；
39.图2为实施例中基于v2x的优先通行系统架构示意；图3为实施例中云端数字水印生成模块示意；图4为实施例中车端数字水印识别模块示意。
具体实施方式：
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明。
41.本案实施例，参见图1所示，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：
42.s101、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；
43.s102、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；
44.s103、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。
45.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。通过应用车联网及网络技术，在实现了信息安全传递的同时，能够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。
46.作为优选实施例，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。
47.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。
48.车端采集待行使的单行道标牌图像后，向云端服务器请求数字水印密钥；云端服务器用其私钥对所述数字水印密钥加密后发送给所述车端；所述车端用所述云端服务器的公钥进行解密，得到所述数字水印密钥。车端使用所述数字水印密钥识别所述单行道标牌图像内所含的数字水印。
49.如果数字水印识别失败，则所述车端判定所述单行道标牌图像为非法的安全单行道标牌图像，所述车端向所述云端服务器发送数字水印识别失败消息；所述云端服务器在收到所述数字水印识别失败消息后，向所述车端返回不允许逆向通行的通行权限；具体的，如果数字水印信息识别失败，说明所述单行道标牌的图像内未含数字水印信息或数字水印信息被损坏无法识别。
50.如果数字水印识别成功，则所述车端提取所述安全单行道标牌图像内所含的数字水印信息，获得普通单行道标牌图像的数字摘要、安全单行道标牌的目标安放点的位置信息及上述数字摘要和位置信息的数字签名信息；并根据所述普通单行道标牌图像的数字摘要、安全单行道标牌的目标安放点的位置信息，对所述数字摘要和位置信息的数字签名进行验签。
51.如果验签失败，则所述车端判定所述安全单行道标牌图像为非法的安全单行道标牌图像，然后，所述车端向所述云端服务器发送数字水印验签失败消息；所述云端服务器在收到所述数字水印验签失败消息后，向所述车端返回不允许逆向通行的通行权限。
52.如果验签成功，则所述车端判定所述安全单行道标牌图像是完整的未被篡改的、并且是由所述云端服务器签发的合法的安全单行道标牌图像；然后，所述车端对所述单行道标牌图像进行图像识别，从中提取出所述单行道的地理位置信息。
53.所述车端通过实时获取自身的地理位置信息，计算与所述单行道的终止点的地理位置之间的距离。当所述距离达到或低于一个阈值时，所述车端向所述云端服务器发出优先通行请求信息；所述优先通行请求信息包括但不限于车端相关信息和所述单行道的终止点的地理位置信息；所述阈值由相关部门事先规定或指定，并设置在所述车端内；所述相关部门包括但不限于交通管理部门；作为例子，所述阈值可以是200米、100米、50米或其它距离。当所述距离未达到或高于所述阈值时，所述车端实时持续地采集自身的地理位置信息，并实时持续地计算与所述单行道的终止点的地理位置之间的距离，直到所述距离达到或低于所述阈值时才停止采集和计算；当所述距离达到或低于所述阈值时，所述车端执行前述距离达到或低于所述阈值时的操作，向所述云端服务器发出优先通行请求信息。
54.所述云端服务器根据所述优先通行请求信息获得所述车端在所述单行道的通行权限，并将所述车端的通行权限返回给所述车端。如果所述车端的通行权限是允许逆向通行，则所述车端在保证安全的情况下在所述单行道上逆行通过；如果所述车端的通行权限是不允许逆向通行，则所述车端不能在所述单行道上逆行通过，而是自行选择其它道路绕行通过。
55.如果所述车端的通行权限是允许逆向通行，则所述云端服务器还将所述车端相关信息发送给所述单行道所对应的路侧端，然后，所述路侧端根据所述车端相关信息控制交通信号控制机、优先信息显示牌和标线投影模块，以反映所述车端相关信息，提示社会车辆和行人采取避让措施，所述避让措施包括但不限于原地等待、让行和/或绕行。
56.优选的，所述路侧端还可通过设置智能道钉和/或语音提示模块，来控制并反映所述车端相关信息，提示社会车辆和行人采取避让措施，所述避让措施包括但不限于原地等待、让行和/或绕行。
57.优选的，所述云端服务器根据所述优先通行请求信息获得所述车端在所述单行道的通行权限时，根据所述优先通行请求信息内含的所述车端相关信息内的车辆号牌和/或车辆识别码，与所述云端存储模块内预置和存储的车辆号牌和/或车辆识别码进行比对，如果查找到相关的车辆号牌和/或车辆识别码，再查找与所述车辆号牌和/或车辆识别码所对应的车端在所述单行道的通行权限；如果未在所述云端存储模块内查找到相关的车辆号牌和/或车辆识别码时，所述云端服务器直接向所述车端返回不允许逆向通行的通行权限。
58.安全单行道标牌可由负责交通标志管理的相关部门规划、设计普通单行道标牌图像、并且确定所述安全单行道标牌的目标安放点的位置信息，然后，将所述普通单行道标牌图像、所述安全单行道标牌的目标安放点的位置信息提供给所述云端服务器；所述安全单行道标牌的目标安放点的位置信息包括但不限于所述单行道的起始点和/或终止点的地理位置信息。
59.所述云端服务器基于所述普通单行道标牌图像生成普通单行道标牌图像的数字摘要，然后基于所述普通单行道标牌图像的数字摘要和所述安全单行道标牌的目标安放点的位置信息生成所述数字摘要和位置信息的数字签名信息；所述云端服务器生成数字水印密钥。
60.所述云端服务器将所述普通单行道标牌图像的数字摘要、所述安全单行道标牌的目标安放点的位置信息及所述数字摘要和位置信息的数字签名信息作为参数，生成数字水印信息，然后结合所述数字水印密钥，将所述数字水印信息嵌入到普通单行道标牌图像内，生成所述安全单行道标牌图像。
61.所述云端服务器按照单行道标牌的印刷和制作规范将所述安全单行道标牌图像生成安全单行道标牌。负责交通标志管理的相关部门根据所述安全单行道标牌的目标安放点的位置信息将所述安全单行道标牌安放到相应的位置。
62.车端向所述云端服务器发出的优先通行请求信息还包括所述车端从所述车端定位模块获取的所述车端的地理位置信息以及所述车端在采集所述车端的地理位置信息时的时间信息；当车端为多个时，当多个车端向所述云端服务器发出的要在所述单行道逆向优先通行的优先通行请求信息时，所述云端服务器可以根据各车端的地理位置与所述单行道的终止点的地理位置的距离的远近以及所述时间信息内时间的先后关系来对车端的优先通行请求信息进行排队，然后，所述云端服务器根据排队的先后次序确定先查询哪个车端的在所述单行道的通行权限；所述的对车端的优先通行请求信息进行排队是先按各车端的地理位置与所述单行道的终止点的地理位置的距离的远近来排队，距离近的排在前面；如果距离相同，则按各车端中发送请求信息的时间来排队，时间早的排在前面。
63.车端向所述云端服务器发出的优先通行请求信息还包括所述车端用车端的私钥
对所述车端相关信息的数字签名信息。在所述云端服务器根据所述优先通行请求信息内含的所述车端相关信息内的车辆号牌和/或车辆识别码，与所述云端存储模块内预置和存储的车辆号牌和/或车辆识别码进行比对前，所述云端服务器用车端的公钥证书中的公钥对所述车端相关信息的数字签名信息进行验签；如果验签失败，则直接向所述车端返回不允许逆向通行的通行权限。
64.云端服务器向所述车端返回所述通行权限前，所述云端服务器可利用自身私钥对所述通行权限进行数字签名，生成通行权限数字签名，然后，将所述通行权限和所述通行权限数字签名一起返回给所述车端；车端可在收到所述通行权限和和所述通行权限数字签名后，先用所述云端服务器的公钥证书中的公钥对所述通行权限数字签名进行验签；如果验签不成功，则所述车端向所述云端服务器发送要求重新生成和发送通行权限和通行权限数字签名的请求；如果验签成功，则所述车端再根据所述车端的通行权限进行相应的操作。
65.在所述云端服务器还将所述车端相关信息发送给所述单行道所对应的路侧端前，所述云端服务器可利用自身私钥对所述车端相关信息进行数字签名，生成车端相关信息数字签名，然后，将所述车端相关信息和所述车端相关信息数字签名一起发送给所述路侧端。所述路侧端在收到所述车端相关信息和所述车端相关信息数字签名后，先用所述云端服务器的公钥证书中的公钥对所述车端相关信息数字签名进行验签；如果验签不成功，则所述路侧端向所述云端服务器发送要求重新生成和发送所述车端相关信息和所述车端相关信息数字签名的请求；如果验签成功，则所述路侧端再根据所述车端相关信息进行相应的操作。
66.优选的，所述车端、所述云端服务器和所述路侧端在互发信息时，还可以加入时间戳和随机数，并在收方进行相应的验证，以防止信息被重放攻击。
67.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：
68.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；
69.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；
70.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。
71.v2x(vehicle to x)，通过整合全球定位系统(gps)导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术奠定了新的汽车技术发展方向，实现了手动驾驶和自动驾驶的兼容，是未来智能交通运输系统的关键技术。其能够使车与车、车与基站、基站与基站之间通
信，从而获得实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息，从而提高驾驶安全性、减少拥堵、提高交通效率、提供车载娱乐信息等。本案实施例中，利用v2x车联网及网络技术实现信息安全传递的同时，能够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安全、可靠地优先通行。
72.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，
73.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；
74.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；
75.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；
76.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。
77.参见图2所示，云端服务器用于对车端的通行权限进行存储和/或验证；所述通行权限是指所述车端具不具有在单行道上逆行的权限，其中，当所述车端具体是指因执行任务而需要在单行道逆行的特种车辆时，对应的通行权限为允许逆向通行；当所述车端不是因执行任务而需要在单行道逆行的特种车辆时，对应的通行权限为不允许逆向通行。
78.所述单行道具有单行道标牌；所述单行道标牌是一种交通标志；所述单行道标牌包括但不限于单行道名称和所述单行道的地理位置信息；所述单行道标牌设置于所述单行道的起始点和/或终止点附近；所述交通标志是用文字或符号传递引导、限制、警告或指示信息的道路设施，又称道路标志或道路交通标志，交通标志是实施交通管理、保证道路交通安全、顺畅的重要措施。
79.所述云端数字水印生成模块，如图3所示，用于生成数字水印并将所述数字水印嵌入到普通单行道标牌图像内形成安全单行道标牌图像；其中，所述单行道标牌分为普通单行道标牌和安全单行道标牌两种；所述安全单行道标牌为在普通单行道标牌上嵌入数字水印后的单行道标牌，所述数字水印包括普通单行道标牌图像的数字摘要、所述安全单行道标牌的目标安放点的位置信息及上述数字摘要和位置信息的数字签名信息。
80.所述云端存储模块可用于预置和存储车端的车辆号牌和/或车辆识别码，以及所述车端的车辆号牌和/或车辆识别码所对应的单行道的通行权限，以供所述云端服务器查询和调用；所述单行道通过所述单行道的地理位置信息、单行道编号和/或单行道名称来确定；所述云端存储模块还用于存储路侧端编号；所述云端存储模块还可用于存储所述路侧端编号所对应的路侧端的地理位置信息；所述云端存储模块还可用于存储所述路侧端所对应的单行道的地理位置信息；所述单行道的地理位置信息包括但不限于所述单行道的起始点和/或终止点的地理位置信息；所述地理位置信息包括但不限于地理坐标；所述云端服务器预设和维护有所述单行道的起始点和/或终止点的地理位置信息与所述路侧端的地理位置信息和路侧端编号的对应关系，使得通过一方的地理位置信息和/或编号可以找到另一方的信息。
81.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，
82.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；
83.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；
84.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；
85.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。
86.参见图2所示，路侧端具有路侧端编号；所述路侧端编号用于唯一标识所述路侧端；所述路侧端编号存储于所述路侧端的路侧端安全模块的安全存储区内；所述路侧端还存储有该路侧端的地理位置信息以及该路侧端所在的单行道的地理位置信息。
87.所述交通信号控制机可用于改变道路交通信号顺序、调节配时并控制道路交通信号灯运行；交通信号控制机是交通信号控制系统的核心组成部分，是交通信号控制系统中位于道路现场的执行单元，其核心功能是实现道路交通信号控制，兼有交通信息采集、通信、交叉口监控等功能；所述交通信号控制机控制交通信号灯；所述交通信号灯设置于单行道出口和/或入口处，单行道的整个路段也可根据实际需要设置更多交通信号灯，比如在路段中间有人行横道的位置可以设置交通信号灯；所述交通信号灯包括但不限于用于指示社会车辆和行人的红绿灯和用于指示逆向优先通行的红绿灯；所述社会车辆是指除需要逆行通过单行道的所述车端以外的其它车辆。
88.所述优先信息显示牌可用于显示所述车端的车端相关信息，以便于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，具体信息可包括所述车端的行驶方向和速度、离本优先信息显示牌的距离等；所述优先信息显示牌设置于单行道出口和/或入口处，单行道的整个路段也可根据实际需要设置更多优先信息显示牌，比如在路段中间有人行横道的位置可以设置优先信息显示牌。
89.所述标线投影模块可用于向车端需要逆向优先通行的单行道的路面区域投射逆向通行信息；所述逆向通行信息包括但不限于与原单行道通行方向相反的逆行方向指示标线和所述车端的车端相关信息；所述逆行方向指示标线用于临时覆盖或替换原单行道路面上的原单行道通行方向的指示标线；所述车端相关信息被投影在所述逆行方向指示标线旁边，以便于社会车辆和行人通过所述逆向通行信息及时了解正在和/或即将逆向通行的所述车端的相关信息，及时调整自身的位置、方向和/或避让；所述标线投影模块设置于单行道出口和/或入口处，单行道整个路段也可根据实际需要设置更多标线投影模块，比如在路段中间有人行横道的位置附近可以设置标线投影模块；所述标线投影模块包括但不限于投影灯；所述投影灯可以是激光投影灯和/或led投影灯；所述标线投影模块主要用于夜晚或白天弱光的自然条件下向路面投影所述逆向通行信息；所述逆行方向指示标线被所述投影灯以适当亮度和颜色投射出来，其亮度和大小要足够覆盖或替换原单行道通行方向的指示标线，以便于为需要逆向优先通过单行道的车端指示其应该通行的车道和逆行方向，同时也可以对其它社会车辆和行人起到提示将有车端要在作述逆行方向指示标线所指示的车道和方向上逆行的作用，便于社会车辆和行人即时调整自身的位置、方向，及时避让。
90.所述路侧端根据所述云端服务器发来的所述车端相关信息控制交通信号控制机、优先信息显示牌和标线投影模块，以反映所述车端相关信息，提示社会车辆和行人采取避让措施，所述避让措施包括但不限于原地等待、让行和/或绕行。
91.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，
92.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；
93.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；
94.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；
95.车端定位模块，用于获取车辆地理位置数据。
96.如图4所示，利用车端数字水印识别模块对所述单行道标牌内嵌的数字水印进行识别、提取和/或验证。
97.车端向所述云端服务器发出优先通行请求信息，并根据所述云端服务器的反馈进行相应的操作；所述车端如果收到所述云端服务器返回的允许逆向通行的信息，则所述车端在保证安全的情况下在所述单行道上逆行通过；所述车端如果收到所述云端服务器返回的不允许逆向通行的信息，则所述车端不能在所述单行道上逆行通过，而是自行选择其它道路绕行通过。车端通过识别单行道标牌图像，从中识别并提取出所述单行道的地理位置信息；所述车端还用于实时计算所述车端的地理位置与所述单行道的终止点的地理位置之间的距离，以判断何时向所述云端服务器发送优先通行请求信息。
98.车端的车辆识别码由车辆生产方在车辆出厂前内置于所述车端的所述车端安全模块的安全存储区内，所述车辆识别码在内置于所述车端安全模块的安全存储区内后，只提供只读功能，车辆使用方不能更改内置于所述车端安全模块的安全存储区内的车辆识别码；所述车辆识别码(vehicle identification number,或称车架号码，简称vin)，是一组由若干个字母和/或数字组成，用于汽车上的一组独一无二的号码，可以识别汽车的生产商、引擎、底盘序号及其它性能等资料；车端的车辆号牌，俗称牌照、车牌，是分别悬挂在车子前后的板材，通常使用的材质是铝、铁皮、塑料或纸质，在上面刻印车子的登记号码、登记地区或其它的相关信息。车端相关信息可包括所述车端的车辆号牌、车辆识别码、车端的通行方向和/或车端的地理位置信息等信息，及车身颜色、车辆类型、车辆速度等信息。
99.所述云端安全模块、所述路侧端安全模块和所述车端安全模块分别用于为所述云端服务器、所述路侧端和所述车端提供密码服务功能和安全存储功能。所述云端安全模块、所述路侧端安全模块和所述车端安全模块内分别设置安全存储区；安全存储区可用于存储数字证书、私钥和其它重要信息和数据；所述其它重要信息和数据包括但不限于车辆识别码和/或路侧端编号；所述密码服务功能包括但不限于生成随机数、数字签名运算、数字签名验签运算、加解密运算、生成会话密钥、生成数字摘要、数字证书验证和数字证书撤销列表查询；数字证书也称为公钥证书。
100.所述数字证书模块可分别为所述云端服务器、所述路侧端和所述车端生成公钥证书并保存；可通过离线或在线方式将所述路侧端的公钥证书和所述云端服务器的根证书写入所述路侧端的路侧端安全模块内；可通过离线或在线方式将所述车端的公钥证书和所述
云端服务器的根证书写入所述车端的车端安全模块内；所述路侧端和所述车端的公钥证书是由所述云端服务器的根证书签发的。
101.所述云端服务器、所述路侧端和所述车端各自保存与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥；所述云端服务器的私钥保存在所述数字证书模块或所述云端安全模块的安全存储区内；所述路侧端的私钥保存在所述路侧端安全模块的安全存储区内；所述车端的私钥保存在所述车端安全模块的安全存储区内。
102.所述云端服务器内可预置路侧端编号与路侧端的公钥证书的对应关系，使得通过路侧端编号能够检索和获得路侧端的公钥证书。
103.所述云端服务器内可预置有车辆识别码与车辆号牌的对应关系，使得通过车辆识别码能够检索和获得车端的车辆号牌信息，通过车辆号牌也能够检索和获得车端的车辆识别码信息；所述云端服务器内还预置有车辆识别码和/或车辆号牌与所述车端的公钥证书的对应关系，使得通过车辆识别码和/或车辆号牌能够检索和获得车端的公钥证书。
104.优选的，所述云端安全模块、所述路侧端安全模块和所述车端安全模块均为安全智能芯片，所述安全智能芯片支持的商用密码算法包括但不限于sm1、sm2、sm3、sm4和sm9中的一种或几种、支持的国际常用密码算法包括但不限于3des、aes、rsa、sha-1和sha-256中的一种或几种；所述安全智能芯片支持存储数字证书；所述安全智能芯片提供安全存储区域，支持重要信息的安全存储；所述安全智能芯片支持随机数的生成；所述数字证书模块还维护证书撤销列表，提供证书撤销列表查询功能。
105.优选的，所述车端摄像模块可通过设置第一摄像头、第二摄像头、单行道标牌识别模块、光感应模块和补光模块来采集相关数据，其中，所述第一摄像头可用于采集所述车端驾驶时的视频信息；所述第二摄像头可用于对单行道标牌进行拍照，以获得单行道标牌图像；所述单行道标牌识别模块对所述第一摄像头采集的所述视频信息进行实时识别，如果在所述视频信息内识别到单行道标牌视频信息，则调用所述第二摄像头对所述单行道标牌识别模块进行专门拍照；所述光感应模块可用于在所述第二摄像头拍照时感应光线的强弱是否合适，并根据需要调用所述补光模块进行补光；所述补光模块可用于在所述第二摄像头拍照时进行补光；
106.优选的，所述车端还可以包括传感器模块；所述传感器模块包括但不限于相控阵雷达、激光雷达、毫米波雷达和超声波传感器；所述传感器模块用于感知和采集所述车端行驶环境的外部数据(主要是指车外的人、道路和其它物体等)；所述传感器模块可用于感知、识别和/或采集所述单行道标牌的形状数据和/或距离数据；所述传感器模块在感知、识别和/或采集所述单行道标牌的形状数据和/或距离数据后，提供给所述车端摄像模块，供所述车端摄像模块在适当的距离外提前准备好拍摄所述单行道标牌；所述车端摄像模块可以根据所述单行道标牌的形状数据和/或距离数据自动调整拍摄角度以对准所述单行道标牌，以获得更好的拍摄质量。
107.进一步地，所述路侧端还可通过设置智能道钉，利用智能道钉来根据所述车端的车端相关信息在所述车端需要逆向优先通行的单行道的路面和/或路边区域指示所述车端的逆向优先通行的方向，比如可以以发光的颜色或发光的带颜色的箭头指示所述车端的逆向优先通行的方向，所述颜色可以是红色、绿色或其它颜色；所述智能道钉可以包括发光部件；所述发光部件可以是彩色led发光材料。
108.所述路侧端还可设置语音提示模块，利用语音提示模块来播报所述车端的车端相关信息，以便于社会车辆和行人了解当前和即将驶入的所述车端的情况；所述语音提示模块设置于单行道出口和/或入口处，单行道整个路段也可根据实际需要设置更多语音提示模块，比如在路段中间有人行横道的位置可以设置语音提示模块。
109.本案实施例中，单行道至少包括两个车道，将单行道原通行方向的最左侧车道设为可变通行方向车道；当没有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，所述最左侧车道与其它车道保持一致的通行方向；当有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，最左侧车道变为与原通行方向相反的车道，此时所述最左侧车道改为需要逆向优先通行的车端的专用逆行车道，社会车辆则通过所述其它车道继续按原有方向通行。
110.所述最左侧车道与用于指示逆向优先通行的红绿灯进行对应，所述其它车道与用于指示社会车辆和行人的红绿灯相对应，所述用于指示逆向优先通行的红绿灯在没有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，其红绿灯的交通信号顺序、调节配时与所述用于指示社会车辆和行人的红绿灯一致；所述用于指示逆向优先通行的红绿灯在有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，其红绿灯的交通信号顺序、调节配时用配合所述需要逆向优先通行的车端逆行通过，具体可以是为所述需要逆向优先通行的车端显示绿灯，为原通行方向上的社会车辆和行人显示红灯。当有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，所述标线投影模块向所述最左侧车道投射逆向通行信息。
111.优选的，进一步的，所述最左侧车道上不预先预置表示单行道通行方向的指示标线；所述预先预置表示单行道通行方向的指示标线是指通过热熔的方式直接在单行道路面喷涂而形成的道路标线；当没有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，由所述标线投影模块向所述最左侧车道以光影的形式投射原单行道通行方向的指示标线，此时，该单行道通行方向的指示标线所指示的方向与所述其它车道上预先预置的表示单行道通行方向的指示标线所指示的方向保持一致；当有需要逆向优先通行的车端需要逆行通过时，所述标线投影模块向所述最左侧车道投射逆向通行信息，此时，该单行道上由所述标线投影模块投射的通行方向的指示标线所指示的方向与所述其它车道上预先预置的表示单行道通行方向的指示标线所指示的方向相反。
112.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。
113.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
114.结合本文中所公开的实施例描述的各实例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能是以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不认为超出本发明的范围。
115.本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如：只读存储器、磁盘或光盘
等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
116.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于v2x的优先通行方法，其特征在于，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：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；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；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。2.根据权利要求1所述的基于v2x的优先通行方法，其特征在于，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。3.根据权利要求1或2所述的基于v2x的优先通行方法，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的基于v2x的优先通行方法，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的基于v2x的优先通行方法，其特征在于，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。6.根据权利要求1所述的基于v2x的优先通行方法，其特征在于，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。7.一种基于v2x的优先通行系统，其特征在于，基于权利要求1所述的方法实现，包含：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；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；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。8.根据权利要求7所述的基于v2x的优先通行系统，其特征在于，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，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；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；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；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。9.根据权利要求7所述的基于v2x的优先通行系统，其特征在于，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，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；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；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；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。10.根据权利要求7所述的基于v2x的优先通行系统，其特征在于，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，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；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；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；
车端定位模块，用于获取车辆地理位置数据。

技术总结
本发明属于车辆通行控制技术领域，特别涉及一种基于V2X的优先通行方法及系统，首先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含有数字水印的单行道标牌；目标车辆采集单行道标牌图像，通过提取并验证数字水印来获取行道终点位置，利用单行道终点位置来获取与自身之间的距离，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并将验证结果反馈至目标车辆和路侧端；路侧端生成优先通行指示信息，使目标车辆在单行道上逆向优先通行。本发明运用数字水印并结合V2X车联网技术来实现特定任务目标车辆能够利用单行道优先逆向。利用单行道优先逆向。利用单行道优先逆向。


技术研发人员：李鑫 刘长河 廖正赟 李平 王佳 周小欠
受保护的技术使用者：郑州信大捷安信息技术股份有限公司
技术研发日：2022.11.23
技术公布日：2023/7/6