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毕业设计(设计)
英文文献翻译
Title: SmartParking: A Secure and Intelligent Parking
System Using NOTICE
智能停车：一个运用NOTICE的安全智能停车系统
Gongjun Yan, Stephan Olariu, Michele C. Weigle, Mahmoud Abuelela
摘要：在世界上几乎每一个主要城市，停车都是昂贵且有限的，所以就需要用有创新的停车系统来满足短期的停车需求。在本文中,我们根据NOTICE [WO07]的概念和框架，提出一个新颖的、安全的、智能的停车场系统，这对交通事故通知来说是一个安全的，有隐私意识的设计。这个拟设的系统被称作智能停车场系统，是一种面向服务的智能的停车场系统，司机在联机状态下可以在该系统中查看并预订停车位。整个停车过程可以非常简单而不间断。更重要的是，智能停车场系统是一个安全的，有隐私意识的停车系统。这个拟设的基础设施避免了大部分的安全攻击和隐私攻击。我们将讨论硬件和软件的架构和实现。对该系统的评价也证明了该系统的有效性。
Ⅰ. 引言
在世界上几乎每一个主要城市，停车都是受到限制的，导致交通拥堵、空气污染和司机的挫折感。比如，曼哈顿中央商务区有109222街外公共停车点[NYC06]，比例大约是每16个CBD工作者中大约有一个街外公共停车点。然而，经常停车的地方却被浪费了。在一些大型的停车场里，司机可能会在不知道刚刚空出的停车位置的情况下离开停车场。寻找一个空的停车位置会让司机很受挫，特别是有其他的司机在他之前赶到这个停车点。
因此，需要有创新的停车系统来满足短期的停车需求。通过无线通信、计算机、控制和电子技术，智能的面向服务的停车管理可以改善停车空间利用率，提高驾驶体验。在本文中，我们根据NOTICE [WO07]，[AOW08]的概念和框架，提出一个新颖的、安全的、智能的停车系统，对交通事故通知来说是一个安全的，有隐私意识的设计。这个拟设的系统被称作智能停车系统，是一个安全的，有隐私意识的停车系统。停车场信息、订单信息和车辆信息都受到NOTICE基础设施的保护。这个拟设的基础设施避免了大部分的安全攻击和隐私攻击。司机在联机状态下可以在该系统中查看并预订停车位，整个停车过程可以非常简单而不间断。
A. 相关研究
Caliskan 等人[CGM06] 提出了一个停车系统，在这个系统中，停车场自动售货机就是资源报告的生产者。这个基础设施通过使用IEEE 802.11来传播这些作为原始文本的数据包。这个数据包的大小是92个字节。有一个假设就是这个停车场自动售货机可以随时检测到他们的占用数据。每个车辆从一个空的高速缓存开始，也就是说它没有获得任何资源报告。在行驶过程中，它会收到来自停停车场自动售货机或其他车辆的资源报告。接收到的信息就会被集成到车辆的缓存中。这些信息就会在车辆之间聚集和传播。决定使用哪个停车场基于两个影响因素-资源的时效和资源的距离。这个系统并不涉及一些很重要的安全或隐私问题。
一个停车场系统的基础设施依赖于检测停车位是否被占用的设备。有几种方法可用于检测信息得可靠性。第一个有线传感器被广泛使用[MK00]：1) 感应涡流，2) 气路管，3) 磁传感器，4）压电传感器，5）动态称重系统。Wolff 等人 [WHG 06] 利用地球磁场探测停车空间。这些设备或传感器被连接到控制计算机上。有线传感器系统的一个不足之处是，从停车场到中央控制单元，需要长而复杂的线路。此外，开发这个系统的成本很高，因为需要大量的传感器单元。因此，一些无线传感器可以应用到停车空间检测中。Tang 等人[TZC06] 开发了这样一个使用Crossbow Mote产品和扩展的Crossbow XMesh网络体系结构的系统。Benson 等人提出了射频收发器和带有一个ATMega 128L微处理器系统的天线[BOO 06].。第三，图像处理也用于检测车辆中[TYI04], [ZZL07]。Funck 等人使用图像来检测停车空间[FMO04]。然而，这些方法无法准确地检测到停车车辆。其中一个例子就是，车辆临时使用一个插槽停车，或者车辆刚好位于传感器的交叉处。Panayappan 等人[PTSP07] 在VANET提出了一个可以定位可用的停车场的停车系统。这个系统使用路载单元来传递停车信息和GPS来定位车辆的位置。路载单元维护安全证书和停车信息。本文中讨论的安全问题是通过加密和频繁感知可用的停车场来确保司机之间的平等对待。贪婪司机是禁止通过撒谎从系统中获得更多的好处的。但是还有一些安全问题存在。比如，路边的攻击者假装自己是一辆车，就可以尽可能多地保留他想要的空位。在我们的系统中，所有的通信都是由地带上的物理压力触发的并且通过短程信号来实现的。因而没有办法发动一场路边的袭击。
B. 我们的贡献
拟议的停车系统是一种新型的基础设施，它既能解决安全问题，又能解决高效的服务问题。我们主要的观点如下：
我们的基础设施中考虑了隐私问题。车辆的隐私信息从一个地带传递到另一个地带，或者传递到停车场。而不是暴露给其他车辆。
我们的基础设施中也考虑了交易安全和户信息。只有当车辆的前轮压在地带上时，才会启动通信。这种机制可以防止大多数安全攻击。例如，路边的恶意黑客无法窃取通信信息。
停车场可以经常发布他们的广告。这个广告可以通过无线收发器传输并且在NOTICE基础设施上更新。
司机可以在联机状态下查看和保留停车位，从而能为司机提供一个不间断停车服务。
Ⅱ. 通知
NOTICE [WO07]，[AOW08]的基本理念是，关于交通相关信息传播的决定应该与基础设施有关，而不是针对那些可能对道路有不准确的或不完整信息的个别车辆。NOTICE的基础设施是通过在公路上定期嵌入传感器带来获得的，例如，每一英里左右)，如图1所示。每个地带都由一组压电压力传感器组成，如一个简单的聚合和融合引擎，还有几个小型的接收装置。每条地带上的压力传感器使每条信息都能与通过皮带的物理车辆相关联，消除对车辆的唯一识别，同时避免了在VANET文献HvL04，ABD 06中所提出的安全问题。在路边的基础设施上使用安全带有两个直接的好处。首先，地带不太容易被篡改。其次，它们更适合用来检测过往车辆，并以一种简单而安全的方式与它们进行交互。
图1. 两车道路上的带状收集。 带子上标有大写字母，汽车上标有小写字母。 这个数字不是按照比例画的，因为带子放置至少1公里以外的地方。
NOTICE中的车辆安装了防篡改装置，例如，行车纪录器(EDR)就像著名的黑匣子一样。所有车辆的子组件，包括无线无线电接收装置，速度计，邮箱，轮胎压力传感器和外部温度传感器，都会把它们自己的读数输入到TRD中。因此，在规定的单位区间I里，TRD可以在I期间内存储最高和最低速度等信息，最强烈减速的位置和时间，以及位置p、时间t和目标车道在一个车道上的变化。
A. 带带通讯
每条地带上都安装了几条横机，而地带之间并没有直接交流。取而代之的是，相邻的地带依靠过往车辆进行交流。在图1中，有一条双车道的道路，道路上的每条车道都有自己专用的地带。例如，C地带由两个逻辑子带组成，每个子带在一个方向上服务车道。在一条分开的高速公路的情况下，在中位数的两边的地带是通过中间的线连接连接起来的。
如果C地带有一条消息m传到下一个地带B，它将对m进行加密。要将加密的消息m传递给地带B，地带C将把消息m上传到经过的汽车d上(如下所述)。当汽车d到达地带B时，信息m将被丢弃，并由地带B解码。反过来，地带B可能决定向地带A发送一条信息。这将使用对称键(B，A，t)，只有地带B和A知道。
B. 带车通信
参考图1，一旦地带C的压力传感器检测汽车的前轮c地带C上的无线电传送器就会在标准控制通道上，以一个非常低功率的“Hello”信号发送,这个信号包含了ID、C地带,以及握手信息。如果有关于汽车c的交通相关信息，地带C将把这些信息上传到车里。地带C也会上传信息m给下一个地带B。信息m是加密的。事实证明，地带和汽车之间的通信时间已经足够了[AOW08]。
C. 车车通信
还是参考图1，假设地带D有一条紧急信息要传达地带C。带加密信息的地带C将把信息上传到汽车b上，同时也会设置紧急，表明汽车b必须设法与行驶在C方向的汽车联系，通过无线电发送加密的信息。
III. 体系结构
A . 硬件体系结构
每辆车都配备了一个短距离无线无线电接收装置和一个简单的处理器。传输距离为1米。它可以是目前的短程设备之一，如ZigBee设备、蓝牙设备和红外设备。无线传输和处理器都安装在TRD中。停车场提供的基础设施包括无线无线电接收装置、停车带、红外设备(IFD)和一台控制计算机。无线传输器可以是无线局域网(WLan)网络的一部分。它用于传输停车信息(例如，空停车位的容量，空停车位的位置列表)和预订信息。如图5所示，停车场和红外设备（IFD）将一起工作，以登记车辆。停车点上的IFD会连接到一个信号灯。黄色灯表示空的停车位。蓝色灯表示占用的停车位。红灯是指停错车的车辆，会被罚款。在某些情况下，车辆可能会使用一个车位来倒退或通过。为了防止车辆的误检，我们同时使用IFD和地带来检查车辆是否正常运行。
B. 软件体系结构
图2. SmartParking软件架构
在软件体系结构，我们提出如图2所示的几个模块。该体系结构由四个模块组成：
驱动模块负责与硬件设备的通信。该驱动模块由传感器驱动，用于车辆的短里程信号传输器，以及用于车辆检测的IFD驱动组成。
通信模块接收和发送发送方和接收方之间的消息。对于车辆-基础设施(V2I)通信，这个模块简化了通信过程，并执行了错误控制，例如验证校验和纠正错误。总之，目的是为了提高通信速度，提高消息的正确性，因为通信响应时间是严格控制的。在基础设施到基础设施(I2I)通信中，这个模块在两个固定的传输器之间交换消息，例如在停车场的接收端和展台的接收端之间。
功能模块是停车系统的核心功能，包括监控、登记、预订、广告管理。感谢对驱动模块和通信模块的贡献，功能模块可以与硬件设备和传输/接受数据进行通信，而不需要知道底层的细节。
应用模块管理整个停车系统。应用程序的主要功能包括帐户管理（现金、信贷管理/借记管理），操作管理、故障容差和维护管理。
IV. 系统操作
A. 广告发布
停车场的电脑中心经常通过停车场的空置地图来更新停车场的停车容量。该点信息是通过连接的IFD和停车地带获得的。在停车收发器和路边收发器的通信过程中，所有的信息都经过加密或编码，以增强数据安全性。这可以防止一些攻击，例如窃听消息。
无线通信网络发布了停车点信息的广告。停车场广告的基础设施包括几个无线的收发器。这个拓扑和接收机的数量取决于停车场的地理位置。在图3中，我们在道路上部署了几个收发器机，在停车场部署了一个。停车场的接收站被称为基站，因为它是交易的中心。路边的收发器与地带相联系。如图3所示，收发器Si和地带Bi，，第一次遇到来自右至左的车流，称为“发布者站”。基地电台发送的广告被该电台的车辆所接收。在图3中显示的收发器Si 1和地带Bi 1，它在发布者站之后遇到迎面而来的流量，称为订单站。现场预订订单从车辆中收集，并从该站传送到基站。在图3中有三个订单站，分别是Si 1-Bi 1，Si 2-Bi 2和Si 3-Bi 3。订单的确认将被发送到最后一个订单站Si 3-Bi 3，并被运送到其他订单站，订单制造商可以在那里取到。广告发布的过程如下：计算机中心经常向基站提供最新的停车容量信息。然后基站将停车信息传送到出版商站。车辆在发布商站经过这条地带，通过与地带的交流获得停车广告的复印件。广告包括停车场位置、空的停车位的容量和布局。
图3. SmartParking布局
B. 储备停车位
用户终端(如PDAs、手机、汽车显示器和笔记本)可以读取TRD的输出。接收到的广告信息存储在TRD中，以防止攻击者修改停车信息。停车场的地图可以预先加载到终端用户。软件接口的格式是可扩展标记语言(XML)。这些终端用户可以以用户友好的方式显示空的停车位。图4显示了一个停车点的示例界面。
图4. 智能停车用户界面。 用户可以查看空点并保留一个地点。这张图中的保留地点是3号第4地点： L3-4
预定订单的过程可以用图3进行描述。车辆
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