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专利号: 2021106525709
申请人: 北京白龙马云行科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于车辆的物联网可信认证系统,包括车载终端、服务端;其特征在于,还包括信息采集端,所述信息采集端包括车辆自身采集模块和交通信息采集模块,所述服务端包括单片机和云服务器,所述车辆自身采集模块与单片机通过串口通信方式连接,所述交通信息采集模块与云服务器通过GPRS无线通信方式连接,所述单片机与车载终端有线连接,车载终端与云服务器之间进行无线通信;所述车辆自身采集模块包括多个红外摄像头和至少一个声音传感器,红外摄像头与声音传感器通过设置的数据采集模块与单片机连接;

所述信息采集端对应物联网的感应层,是整个系统的数据源头,实时采集认证信息和车辆行驶信息;所述服务端对应物联网的传输层,传输层将感应层获取的数据经过单片机和云服务器分析处理之后传递至车载终端;所述车载终端对应物联网的应用层,车载终端接受经过传输层分析的数据信息,并通过单片机存入信息库,经过认证信息比对,确认正确认证信息,提高车辆网系统使用安全性;

车辆自身采集模块包括声音传感器和红外摄像头,声音传感器和红外摄像头采集到的人身声音数据和三维发音视觉数据通过Zigbee网络传输到Zigbee网关,转换成符合TCP/IP协议的数据和信息通过串口通信传输至车载终端,并通过单片机内置的信息库进行声纹身份验证和三维发音视觉数据进行分析和验证,得出验证结果;信号灯、RFID传感器、摄像头、GPS接收器锚节点获取的车辆位置实时信息通过云服务器进行分析处理,将分析数据通过Zigbee网络传输到Zigbee网关,转换为成符合TCP/IP协议的数据和信息通过GPRS通信传输至车载终端,通过定位方法对车辆进行定位,便于对车辆身份进行认证,增加可信认证系统的健全性;在对车辆进行定位时,通过智能信号灯、RFID传感器、摄像头、GPS接收器任一锚节点感应到车辆,车辆与其发生相对位移,车辆上装设有两部无线信号接收机,通过监测无线射频的信号频率差确定车辆的位置,具体的,设定智能信号灯、RFID传感器、摄像头、GPS接收器任一锚节点S位置为S(xn,yn,zn),其中n=1,2,3···,移动车辆位置设为Y(x,y,z),则Y与S的连线与车辆移动的方向v之间的夹角为θt,其中t表示不同位置的夹角,t=0,

1,2···,则移动车辆位置Y接受到的频率差f满足,f=v/λ(cosθ1‑cosθ0),上式中λ为频率波长,通过多次测量频率差值,得出一组频率差值fs=f+m,上式中m为噪声值,通过对fs进行迭代求解,可以得出移动车辆Y的实时位置;

所述感应层、传输层、应用层处理步骤包括:a,交通信息采集模块通过信号灯、RFID传感器、摄像头、GPS接收器锚节点获取的车辆数据,并结合定位技术对车辆进行定位,完成车辆认证;b,声音传感器和红外摄像头采集到的人身声音数据和三维发音视觉数据通过串口通信传输至车载终端;c,车载终端发送声纹身份请求,单片机接受验证请求,之后生成身份验证文本,车载终端接受验证文本,通过声音传感器进行录音,单片机进行语音声纹识别和验证,得出声纹身份验证结果;d,车载终端发送三维发音动作身份请求,单片机接受验证请求,之后生成身份验证文本,车载终端接受验证文本,在进行录音的同时通过红外摄像头摄取面部三维特征,获取发音时的三维视觉数据,单片机通过信息库对三维视觉数据进行识别和验证,同时结合语音声纹识别和验证结果,得出三维发音动作身份验证结果,完成人身认证;

通过红外摄像头自带的向导程序初始化摄像头参数,根据标准的人脸模型获取人脸标记点位置,通过三维视觉数据提取嘴唇标记点的运动轨迹,对获取的数据进行截取和处理之后,得到24维唇部发音动作轨迹;

对于不同的人说话嘴唇大小不一样,导致发音动作变异,为了减小这种误差,增加嘴唇

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动作的准确性,对得到嘴唇数据l进行零均值、方差归一化处理,l满足l=(l‑l1)/(δ1) ;

上式中,l1是说话者所有句子的数据平均值,δ1是话者所有句子的方差,通过此种方法将嘴唇数据l进行归一化处理,减小不同人嘴唇动作的误差和异样值,减小车辆自身采集模块的可信认证误差,并且提高可信认证效率;通过人物的多种生理特征进行可信计算,增加可信认证的准确性,提升人身认证效率;

在进行三维语音动作数据和语音数据同步采集时,为了进一步增加采集信息的准确性,对采集过程中的由于设备突发错误而导致数据不连续的情况进行异常值修复,在基于k最邻近的异常值检测中,点ci,t=[xi,t,yi,t,zi,t]异常点表达式满足|ci‑ci1|>φ·δi;上式中,ci1是最邻近k个点的均值,δi时方差,φ是一个常数,取值范围为(1‑10);当采用不同的常数对k最邻近点值进行修复时,选取合适的φ,当一个异常值出现时,可以使用最邻近的k个点的均值ci1代替原来的ci进行修复,减小误差,当连续异常点超过20个时,数据损坏严重,修复误差加大,该数据选择丢弃。

2.根据权利要求1所述一种用于车辆的物联网可信认证系统,其特征在于,所述交通信息采集模块包括信号灯、RFID传感器、摄像头、GPS接收器;信号灯为集集成GPRS通信和计算模块的信号灯,向车载终端发送数字信号信息、道路交通引导信息、路况信息;车辆中装配有唯一的识别标签,识别标签与道路两旁设置的RFID传感器进行信号传输,识别车辆。

3.根据权利要求2所述一种用于车辆的物联网可信认证系统,其特征在于,车载终端通过公路系统的摄像头、信号灯、和RFID传感器通过GPS接收器获得车辆精准位置信息,作为网络中的锚节点,且基于测距技术对车辆在运行过程中进行精确定位;提供车辆当前位置信息,确定车辆位置,便于对车辆身份进行认证,增加可信认证系统的健全性,防止被网络攻击。

4.根据权利要求1所述一种用于车辆的物联网可信认证系统,其特征在于,所述车辆自身采集模块在进行认证数据采集时,通过采集声纹和三维发音动作数据信息并进行分析处理,融合不同的生理特征,综合对个人身份进行鉴别和认证,安全性高。

5.根据权利要求1所述一种用于车辆的物联网可信认证系统,其特征在于,所述车辆自身采集模块进行认证的方法步骤包括:视听同步切分,异常值剔除,提取嘴唇轨迹,计算静态嘴唇,相对唇部动作计算,级别归一化处理,成分分析,得出静态视觉特征认证结果。

6.根据权利要求1所述一种用于车辆的物联网可信认证系统,其特征在于,所述云服务器无线通信采用GPRS通信模块和车载终端之间建立通信连接,车载终端通过RS232接口进行通信,发送AT指令操作GPRS通信模块进行数据波特率设置,PDP上下文激活和GPRS网关设置操作;所述无线通信支持GPRS的网络传输形式,采用公共网络的固定IP。

7.根据权利要求1所述一种用于车辆的物联网可信认证系统,其特征在于,通过车辆自身采集模块、单片机、车载终端完成车辆对人的认证;通过交通信息采集、云服务器、车载终端完成车辆的定位及认证。

8.根据权利要求1所述一种用于车辆的物联网可信认证系统,其特征在于,认证系统基于数字证书的身份认证方式。