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虽然电子不停车收费ETC(Electronic Toll Collection)系统在公路收费方面应用发展很快,但是现有的ETC系统还存在标准不一、安全性不高等许多问题,尤其是现有的ETC数据通信嵌入式系统,车载单元与路侧单元双方通信是在开放的空间进行的,并且无线通信的数据是采用明文传输的,这些信息被攻击、截获或篡改后会直接影响系统安全稳定的运行。另一方面随着互联网技术的迅速发展,人们对无线通信的需求也与日俱增,基于互联网,利用RFID、无线数据通信等技术的物联网,构建了一个覆盖日常生活中万物的网络系统,被许多业内专家称为下一代的网络。ETC系统作为物联网的一个特例,如何利用物联网理论对实际的ETC及其数据通信嵌入式系统给出有益的指导,这一点显得尤为重要。
为了解决ETC嵌入式数据通信系统中无线通信数据的安全性及可靠性问题,本文对系统所需的硬件结构进行了分析,并且重点对硬件加密引擎所采用的加密算法进行了深入研究,对嵌入式系统中常用的校验算法及其算法的快速实现进行详细介绍。在此基础上,本文提出了利用AES硬件加密引擎对系统中无线通信的明文信息进行全文加密的加密方案,从而实现DSRC的数据加密服务,提高了系统安全性,同时对系统中已加密的信息采用合理的校验算法添加校验信息,实现系统可靠性。本文设计并实现了ETC数据通信嵌入式系统。通过实验测试,证明本文所设计的ETC嵌入式数据通信系统的可行性及无线数据传送的安全可靠性。另外本文根据本课题设计和实现的ETC数据通信嵌入式系统,对物联网理论进行了一些深入的研究,将物联网理论应用于实际ETC及其数据通信嵌入式系统的实践中。
本论文所阐述的内容是基于本课题所研究的ETC系统而讨论的,但是它具有通用性,将这些解决方案应用到其他相对低速的、资源较稀缺的,可靠性较差的嵌入式系统的设计与开发中同样具有实际的意义。理论上,将ETC系统引申扩展到当前热门的物联网研究,结合物联网理论进行一些深入的研究,对物联网理论作了细致的探讨,对于嵌入式系统的设计与开发也是具有理论指导作用。