都靈全

摘 要：隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，出租車逐漸成為了人們出行的重要交通工具。但是由于技術和管理等方面存在漏洞，導致出租車的計價管理困難。為了實現(xiàn)對出租車計價的有效管理，就必須要加強技術研究?，F(xiàn)有出租車計價系統(tǒng)存在漏洞是導致出租車管理混亂的一個重要原因。加密傳感器的使用，能夠實現(xiàn)對出租車計價系統(tǒng)的優(yōu)化，提高出租車計價的準確性。

關鍵詞：出租車計價器；加密裝置；解碼器；密碼寫入裝置

在出租車計價器設計中使用加密傳感器技術，是為了避免計價作弊等問題，保護消費者的利益。比如，某些不法分子利用空車牌設計的缺陷，在乘客上車之前，汽車已經提前進入了計價狀態(tài)。在乘客上車之后，司機只需要按倒空車牌，就可以置入預先的計價里程，侵害了消費者的利益。事實上，出租車計價器作弊的方式還有很多，這不僅降低了計價器計價的可靠性，而且也給統(tǒng)一管理工作增加了難度。雖然我國計量部門已經采取了措施，實現(xiàn)了對計價器的統(tǒng)一安裝，但是設計本身的缺陷讓很多不法分子鉆了空子，出租車司機私自更改計價傳感器的行為較為普遍。

1 出租車傳感器加密算法模型

通過對出租車計價器作弊行為的分析可知，傳感器所發(fā)送的計算脈沖沒有加密是導致出租車計價器計價漏洞的根本原因。加密傳感器在出租車計價器中的使用就是要實現(xiàn)對計算脈沖的加密，實現(xiàn)脈沖的加密傳輸，解碼后再傳遞給計價器，實現(xiàn)了計價器的有效計價。置換表是所有算法模型中最簡單的一種，但是在出租車計價器中使用的效果卻較好。在置換表中，不同的信號脈沖對應表中的一個偏移量，偏移量所對應的值就構成了加密文件。在加密傳感器中，加密和解密工作都需要用到置換表，而且由于其結構較為簡單，加密和解密的速度都很快。

在具體設計中，首先要以置換表為依據，將出租車電子傳感器中的所有計價脈沖信號都轉換成二進制數，這就實現(xiàn)了對計價脈沖信號的加密。然后加密后的脈沖信號將會發(fā)送給特定的解碼器，當解碼器接收到加密脈沖信號后，會對加密文件和原有的密碼進行比較，判斷傳感器所發(fā)送信號的有效性。如果解碼器判斷傳感器所發(fā)送的脈沖信號有效，那么就會向計價器發(fā)送計價脈沖信號，否則不發(fā)送。

在這個模型中，只有解碼器中的固有密碼和加密脈沖相同時，計價器才能夠開始計價，否則將無法計價。在統(tǒng)一管理工作中，計量部門可以通過改變加密協(xié)議、加密密碼等方式，實現(xiàn)對出租車計價的有效管理。

2 出租車計價器加密傳感器的設計

2.1 出租車加密傳感器的構成

加密裝置、解碼器以及密碼寫入裝置共同構成了加密傳感器。加密器的主要工作是接收計價脈沖信號，當加密器檢測到脈沖信號發(fā)生變化后，就會將加密信號發(fā)送給解碼器。解碼器的主要作用就在接收到加密文件后，通過比較、判斷等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)對加密脈沖信號的判斷和解碼。同時，解碼器也可以接受密碼寫入裝置輸入的信號。因為加密裝置會接收到來自加密裝置和密碼寫入裝置兩方面的信息，因此，解碼器會有一個識別功能，能夠辨別信號的類型。通常情況下，解碼器會通過判斷所接受第一個數據刪除的類型，來判斷信號的類型。如果第一組數據不是字符，那么將會和解密器中的密碼進行比較，如果相同就會將脈沖信號發(fā)送給計價器。如果第一組數據是字符，那么就認為是密碼寫作裝置所發(fā)送的信號，解碼器會將其保存到E2PROM中作為固定的密碼。圖1為加密傳感器的系統(tǒng)構成，從圖中可以看出加密裝置、解碼器和密碼寫入裝置的基本關系。

圖1 加密傳感器系統(tǒng)構成

密碼寫入裝置的主要作用就是為了方便計量部門的密碼修改工作。首先，識別出密碼寫入裝置中所設定的密碼，當檢測到按鍵被按下后，同步的字符就會發(fā)送給解碼器。最后，由解碼器對比和分析后，存儲為固定密碼。

2.2 加密器設計

加密器是加密傳感器中的重要組成部分，加密器的固定密碼采用的二進制數，通常是由16個數字組成，但是表現(xiàn)時則采用5位十進制的數字表示。在發(fā)送脈沖信號時，1～9發(fā)送與其數值相等的脈沖而0則發(fā)送10個脈沖。脈沖是有固定格式的，脈沖的高電平時間為15us，低電平時間為10us。在實際工作中，要求發(fā)送每一個數字的時間要小于255us。加密器具體的工作流程如圖2所示：

2.3 解碼器設計

解碼器在整個加密傳感器中起到了接收密碼寫入裝置和加密器所輸入信號的作用，同時還能夠判斷信號的類型，并在此基礎上進行不同的處理。解碼器在設計中主要包含了兩方面內容：

第一，密碼存儲。串行E2PROM具有體積小、功耗低以及改寫便捷等特點，在出租車加密傳感器中使用較為廣泛。I2C總線是串行E2PROM總線的一種形式之一，I2C又稱之為內部集成線路總線，在數據傳輸過程中采用了SCL、SDA兩種方式，這兩種數據傳輸方式的特點就在于接口較為簡單。這種總線模式在目前出租車計價器加密傳感器中的應用較為普遍。

第二，密碼接收。數據接收功能是解碼器的基本功能，在實際工作中，要確保數據讀取的準確性，就必須要使用正確的方式接收密碼，尤其強調密碼接收的時序。傳感器發(fā)送信號的最小時間是20ms，因此，密碼發(fā)送的時間是決定解碼器接收時間的主要因素。在這種模式下，能夠將計價脈沖的發(fā)送時間控制在最短時間內。在具體的解碼工作中，解碼器首先讀取E2PROM中保存著的固定密碼，然后在寄存器中對數據的類型進行判斷。比對后，如果顯示密碼正確，那么在GP0引腳上就會發(fā)送高脈沖，進而實現(xiàn)計價器的計價。但是如果接收到的信號是密碼寫入裝置發(fā)送來的，那么解碼器就會接收這幾個數據，并將這些數據寫入到00h-04h中，完成后改程序即終止。

2.4 密碼寫入裝置設計

密碼寫入裝置是由計量部門控制的，具有修改密碼的作用，因此，要求發(fā)送的時序和加密器一致。為了實現(xiàn)解碼器對脈沖信號的有效判斷，就必須要在發(fā)送新密碼之前，先發(fā)送一個同步字符。在具體設計中，設置了5個小數字鍵，方便密碼的設置和修改。這5個小數字鍵分別代表的是個位到萬位的數據。

在密碼寫入裝置中，還設置了一個開關，用于設置密碼的啟動功能，會產生由高到低的跳變。當單片機在檢測到變化時，就會開始發(fā)送新密碼。密碼寫入裝置的工作流程如圖3所示：

3 結束語

加密傳感器在出租車計價器中的使用，不僅提高了出租車計價的準確性，而且方便了計量部門對出租車計價的管理。將加密傳感技術應用于出租車計價系統(tǒng)中，首先就要建立一個加密模型，在這個加密模型的基礎上，實現(xiàn)對加密裝置、解碼器以及密碼寫入裝置的設計。

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