一种安全的电动汽车无线充电系统及方法与流程

1.本发明属于电动汽车无线充电技术领域，尤其涉及一种安全的电动汽车无线充电系统及方法。


背景技术：

2.随着电动汽车产业的快速发展和推广，电动汽车及其相关技术与配套设施的发展也十分迅速。其中，基于固定停车位的无线充电技术是最具有应用价值的充电技术之一。无线充电方式不增加车位占地面积、减少了人工操作，具有安全性高、方便快捷的优势，极具商业推广价值。
3.现实中，存在充电车位被其它车辆非法占用，导致合法的车辆充不了电、通过套牌等方式假冒合法车辆进行充电等情况。
4.如何在目前电动汽车及无线充电技术大发展的背景下，结合数字水印技术和车联网技术对待充电车辆进行识别、认证和管理，是急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明针对目前存在通过套牌等方式假冒合法车辆进行充电，导致合法的车辆充不了电的问题，提供一种安全的电动汽车无线充电系统及方法，通过将数字水印技术应用于车辆号牌，并结合车联网技术对待充电车辆进行的身份识别和认证，使得进行电动汽车无线充电既安全可靠、又简单高效。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明一方面提出一种安全的电动汽车无线充电系统，包括：云端服务器、充电端和车端；所述云端服务器与所述充电端通信连接；所述云端服务器包括云端数字水印模块、云端检测模块、数字证书模块、云端安全模块和许可号牌存储模块；所述云端数字水印模块用于生成数字水印并将所述数字水印嵌入到普通车辆号牌图像内形成安全车辆号牌图像；还用于对车辆号牌图像中内嵌的数字水印进行识别和/或提取；所述数字水印包括普通车辆号牌图像的第一云端数字摘要、所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码及上述数字摘要和车辆识别码的第一云端数字签名；所述云端检测模块用于从所述充电端获取的车辆号牌图像中识别提取出车辆号牌信息，然后与预置存储于所述许可号牌存储模块内的车辆号牌信息进行查询比对，如果所述许可号牌存储模块内不存在相应的车辆号牌信息，则生成并向所述充电端返回车辆号牌对应车辆禁止充电消息；如果所述许可号牌存储模块内存在相应的车辆号牌信息，则继续基于所述车辆号牌图像及从充电端获取的车辆识别码验证所述车辆号牌是否为合法的安全车辆号牌、以及所述车辆号牌是否是套牌；所述数字证书模块用于分别为所述云端服务器、充电端及车端生成公钥证书并保存，将为所述云端服务器及充电端生成的公钥证书写入所述充电端，并将为所述云端服务
器及车端生成的公钥证书写入所述车端；所述云端安全模块用于为所述云端服务器提供密码服务功能和安全存储功能；所述云端安全模块内设置第一安全存储区，所述第一安全存储区用于存储数字证书模块为云端服务器生成的公钥证书中的公钥相对应的私钥；所述密码服务包括生成随机数、数字签名运算、数字签名验签运算、加解密运算、生成会话密钥和生成数字摘要；所述许可号牌存储模块用于预置和存储允许使用所述充电端进行无线充电的车辆号牌信息；所述充电端用于存储所述数字证书模块为所述云端服务器及充电端生成的公钥证书，及所述充电端的公钥证书中公钥相对应的私钥；还用于采集车辆号牌图像，并从所述车端获取所述车辆识别码，当满足车辆号牌信息在所述许可号牌存储模块内能被查到、所述车辆号牌是安全车辆号牌且不是套牌的条件后，为所述车端进行无线充电；所述车端用于存储所述数字证书模块为所述云端服务器及车端生成的公钥证书，及所述车端的公钥证书中公钥相对应的私钥，还用于存储车辆识别码；当满足车辆号牌信息在所述许可号牌存储模块内能被查到、所述车辆号牌是安全车辆号牌且不是套牌的条件后，在所述充电端进行无线充电。
7.进一步地，所述充电端包括摄像头模块、充电端短距离直接通信模块、无线充电发射模块、位置测量线圈、充电端处理模块和充电端安全模块；所述摄像头模块用于实时拍摄所述车端的车辆号牌、获得车辆号牌图像；所述充电端短距离直接通信模块用于在短距离内与充电端进行直接通信，获取车端的车辆识别码信息；所述无线充电发射模块包括供电控制单元和发射线圈；供电控制单元用于控制所述发射线圈的通电或断电，以启动或停止无线充电；所述发射线圈设置于充电车位所占区域的表面或地下,用于将电能转换为磁能并发射磁能；所述位置测量线圈用于探测所述车端在充电车位内相对于所述发射线圈的位置，接收待充电的车端产生的感应磁场并激发感应电压，并将感应电压信号传输至充电端处理模块；所述充电端处理模块收集所述车辆号牌信息和所述车辆识别码信息，并与所述云端服务器进行通信，收发相应信息，以便于云端服务器对车辆号牌的真伪进行检测验证处理，以及核对车辆识别码；还用于根据感应电压信号计算判断所述充电端与所述车端的位置关系，通过所述充电端短距离直接通信模块将所述位置关系发送到所述车端；所述充电端安全模块用于为所述充电端提供密码服务功能和安全存储功能；所述充电端安全模块内设置第二安全存储区，所述第二安全存储区用于存储所述数字证书模块为所述云端服务器及充电端生成的公钥证书，及所述充电端的公钥证书中公钥相对应的私钥。
8.进一步地，所述车端包括电池模块、车辆号牌模块、车端短距离直接通信模块、无线充电接收模块、车端控制模块、车端安全模块和车端存储模块；所述车端与所述充电端通过所述车端短距离直接通信模块和所述充电端短距离直接通信模块通信连接；所述电池模块用于为所述车端提供电能；所述车辆号牌模块用于存储车辆号牌；所述车辆号牌由普通车辆号牌和安全车辆
号牌组成；所述车端短距离直接通信模块用于短距离与车端进行直接通信；所述无线充电接收模块包括接收控制单元和接收线圈；所述接收控制单元用于将所述接收线圈传来的电能传输给所述电池模块，还用于监控所述电池模块的电池电量；所述接收线圈用于接收磁能并转换为电能；所述车端控制模块用于根据所述充电端处理模块发送来的所述位置关系移动和/或调整所述车端的位置，以便于使所述无线充电发射模块的发射线圈与所述无线充电接收模块的接收线圈对齐，以获得最佳的电磁感应充电效率；所述车端安全模块用于为所述车端提供密码服务功能和安全存储功能；所述车端安全模块内设置第三安全存储区，所述第三安全存储区用于存储所述数字证书模块为所述云端服务器及车端生成的公钥证书，及所述车端的公钥证书中公钥相对应的私钥；还用于存储车辆识别码信息；所述车端存储模块用于存储所述接收线圈在车端的安装位置信息。
9.进一步地，所述云端检测模块具体用于：从所述充电端获取车辆号牌图像，并识别提取出车辆号牌信息，然后与预置存储于所述许可号牌存储模块内的车辆号牌信息进行查询比对，如果所述许可号牌存储模块内不存在相应的车辆号牌信息，则生成并向所述充电端返回车辆号牌禁止充电消息；如果所述许可号牌存储模块内存在相应的车辆号牌信息，则继续识别所述充电端发送来的车辆号牌图像内所含的数字水印；如果数字水印识别失败，则判定该车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，然后生成并向所述充电端返回车辆号牌数字水印识别失败消息；如果数字水印识别成功，则所述云端检测模块提取所述车辆号牌图像内所含的数字水印信息，获得第一云端数字摘要、所述车辆识别码和第一云端数字签名；然后根据所述第一云端数字摘要和所述车辆识别码，对所述第一云端数字签名进行验签；如果验签失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，生成并向所述充电端返回第一云端数字签名验签失败消息；如果验签成功，则判定所述车辆号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车辆号牌；然后，从所述数字水印中提取出车辆识别码信息，并与充电端发送过来的车辆识别码进行比对，若比对成功，生成并向所述充电端返回车辆号牌识别验证成功且未套牌消息；如果所述车辆识别码的比对未成功，则生成并向所述充电端返回车辆号牌为套牌消息。
10.进一步地，所述充电端还包括充电端定位模块；所述充电端定位模块用于获取所述充电端的地理位置信息。
11.进一步地，所述充电端处理模块在收集所述车辆号牌信息和所述车辆识别码信息的同时，还收集从所述充电端定位模块获取的所述充电端的地理位置信息以及所述充电端在采集上述信息时的时间信息，并将所述车辆号牌信息、所述车辆识别码信息、所述充电端的地理位置信息和所述时间信息发送给所述云端服务器；所述云端服务器根据上述信息描绘当前所拍车端对应的车辆在所述时间所处的地理位置及历史行驶轨迹。
12.进一步地，所述摄像头模块包括第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、车辆号牌
识别模块、车辆号牌合成模块、光感应模块和补光模块；所述第一摄像头用于采集所述车端的实时视频信息；所述第二摄像头和所述第三摄像头用于对所述车端的车辆号牌进行拍照；所述车辆号牌识别模块用于对所述第一摄像头采集的所述实时视频信息进行实时识别，如果识别到车辆号牌图像信息，则调用所述第二摄像头和第三摄像头对所述安全车辆号牌进行拍照；所述车辆号牌合成模块用于对所述第二摄像头、第三摄像头各自所拍摄的车辆号牌图像进行计算和合成，以得到所需车辆号牌图像；所述光感应模块用于在所述第二摄像头、第三摄像头拍照时感应光线的强弱，并根据需要调用所述补光模块进行补光；所述补光模块用于在所述第二摄像头、第三摄像头拍照时进行补光。
13.本发明另一方面提出一种安全的电动汽车无线充电方法，包括：步骤1，认证所述车端身份，如果身份认证未通过，则将所述车端对应车辆驱离，然后流程终止；包括：所述云端检测模块从所述充电端获取的车辆号牌图像中识别提取出车辆号牌信息，然后与预置存储于所述许可号牌存储模块内的车辆号牌信息进行查询比对，如果所述许可号牌存储模块内不存在相应的车辆号牌信息，则生成并向所述充电端返回车辆号牌对应车辆禁止充电消息；如果所述许可号牌存储模块内存在相应的车辆号牌信息，则继续基于所述车辆号牌图像及从充电端获取的车辆识别码验证所述车辆号牌是否为合法的安全车辆号牌、以及所述车辆号牌是否是套牌；步骤2，所述充电端从所述车端获取车辆识别码，当满足车辆号牌信息在所述许可号牌存储模块内能被查到、所述车辆号牌是安全车辆号牌且不是套牌的条件后，为所述车端进行无线充电。
14.进一步地，所述步骤1包括：在所述车端与所述充电端之间的距离进入所述摄像头模块的摄像范围后，所述充电端通过所述摄像头模块实时拍摄所述车端的车辆号牌、获得车辆号牌图像；所述充电端通过所述充电端短距离直接通信模块从所述车端获得车辆识别码，通过所述充电端处理模块将所述车辆号牌图像和所述车辆识别码发送到所述云端服务器；所述云端服务器的云端检测模块接收到所述车辆号牌图像和所述车辆识别码后，从所述车辆号牌图像识别提取出车辆号牌信息，然后与预置存储于所述许可号牌存储模块内的车辆号牌信息进行查询比对，如果所述许可号牌存储模块内不存在相应的车辆号牌信息，则生成并向所述充电端返回车辆号牌禁止充电消息；如果所述许可号牌存储模块内存在相应的车辆号牌信息，则继续尝试识别所述车辆号牌图像内所含的数字水印；如果数字水印识别失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，所述云端服务器生成并向所述充电端返回车辆号牌数字水印识别失败消息；如果数字水印识别成功，则所述云端检测模块提取所述车辆号牌图像内所含的数字水印信息，获得第一云端数字摘要、所述车辆识别码和第一云端数字签名；所述云端服务器根据所述第一云端数字摘要和所述车辆识别码，对所述第一云端数字签名进行验签；如果验签失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，生成并向所述充电端返回第一云端数字签名验签失败消息；如果验签成功，则判定所述车辆号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车辆号牌；然后，将所述云端检测模块从所述数字水印中提取出的车辆识别码信息，与充电端发送过来的车辆识别码进行比对；如果比对结果为相同，则
确定所述车端的车辆号牌是真实的并且没有套牌，生成并向所述充电端返回车辆号牌识别验证成功且未套牌消息，如果比对结果为不相同，则生成并向所述充电端返回车辆号牌为套牌消息；当所述充电端在收到所述云端服务器发来的所述车辆号牌禁止充电消息、车辆号牌数字水印识别失败消息、第一云端数字签名验签失败消息或车辆号牌为套牌消息时，所述充电端通知车端控制模块将所述车端驶离所述充电端。
15.进一步地，所述安全车辆号牌的生成方法为：步骤11，由车辆管理部门提前规划、设计普通车辆号牌图像样式；车辆用户向车辆管理部门提交待上牌的车端的车辆信息，并选择车辆号牌的具体号码，进行注册；所述车辆信息包括车辆识别码；步骤12，所述云端服务器根据上述信息，先生成普通车辆号牌图像；然后，基于所述普通车辆号牌图像生成第一云端数字摘要，并基于所述第一云端数字摘要和所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码信息生成第一云端数字签名；步骤13，所述云端服务器将所述第一云端数字摘要、所述车辆识别码和所述第一云端数字签名作为参数，生成第一数字水印，并将所述第一数字水印嵌入到普通车辆号牌图像内，生成所述安全车辆号牌图像；步骤14，由车辆管理部门按照车辆号牌的印刷和制作规范将所述安全车辆号牌图像生成安全车辆号牌；然后，在车端安装安全车辆号牌。
16.与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明在车辆号牌图像内嵌入数字水印信息从而生成安全车辆号牌，其中，数字水印信息包括普通车辆号牌图像的摘要信息、所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码和云端服务器对上述数字摘要和车辆识别码进行数字签名后的签名信息。通过对车辆号牌图像的摘要信息、车辆识别码的签名信息的验证，可以确定该安全车辆号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。这就从源头上解决了车辆号牌图像被非法涂改、篡改和/或仿制后带来的套牌等危害的问题，因为一旦安全车辆号牌图像被非法涂改、篡改和/或仿制，这些非法操作是能被验证出来的；进一步地，本发明将数字水印内含的车辆识别码信息与车辆出厂时由厂家内置的对车辆用户只能读取的车辆识别码信息进行比对，从而可以确定所述车辆号牌是不是套牌车辆；这样就可以识别非法车牌或者是套牌车辆，从而将这类车辆驱离，起到防止非法车牌的车辆或者是套牌车辆假冒合法车辆进行本发明所述的无线充电。本发明还通过预设许可的车辆号牌信息，起到了防止非允许车辆进行充电的作用。
17.本发明在对车辆号牌识别验证的验证结果或车辆识别码信息的比对结果出问题的时候，还能够通知车辆管理部门前往查证所述安全车辆号牌的完整性是否被破坏、是否被篡改、是否伪造，和/或查证查处所述车辆号牌的套牌行为。
18.本发明在充电端与云端服务器间相互通信时，对双方的通信信息进行了签名与验证，从而保证了双方通信过程中信息的完整性与发送方身份的真实性。
19.综上所述，本发明所提供的一种安全的电动汽车无线充电系统及方法，通过将数字水印技术应用于车辆号牌，并结合车联网技术对待充电车辆进行身份识别和认证，有效地解决了现有技术的不足，使得进行电动汽车无线充电既安全可靠、又简单高效。
附图说明
20.图1为本发明实施例一种安全的电动汽车无线充电系统的架构示意图之一；图2为本发明实施例一种安全的电动汽车无线充电系统的架构示意图之二。
具体实施方式
21.为了便于理解，对本发明中出现的部分名词作以下解释说明：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、登记地区或其他的相关信息；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、底盘序号及其他性能等资料；下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的解释说明：如图1所示，本发明一方面提出一种安全的电动汽车无线充电系统，包括：云端服务器、充电端和车端；所述云端服务器与所述充电端通信连接；所述云端服务器包括云端数字水印模块、云端检测模块、数字证书模块、云端安全模块和许可号牌存储模块；所述云端数字水印模块用于生成数字水印并将所述数字水印嵌入到普通车辆号牌图像内形成安全车辆号牌图像；还用于对车辆号牌图像中内嵌的数字水印进行识别和/或提取；所述数字水印包括普通车辆号牌图像的第一云端数字摘要、所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码及上述数字摘要和车辆识别码的第一云端数字签名；所述车辆管理部门是指交通管理部门，具体的负责部门以相应的法律法规的规定为准；所述云端检测模块用于从所述充电端获取的车辆号牌图像中识别提取出车辆号牌信息，然后与预置存储于所述许可号牌存储模块内的车辆号牌信息进行查询比对，如果所述许可号牌存储模块内不存在相应的车辆号牌信息，则生成并向所述充电端返回车辆号牌对应车辆禁止充电消息；如果所述许可号牌存储模块内存在相应的车辆号牌信息，则继续基于所述车辆号牌图像及从充电端获取的车辆识别码验证所述车辆号牌是否为合法的安全车辆号牌、以及所述车辆号牌是否是套牌；所述数字证书模块分别为所述云端服务器和所述充电端生成公钥证书并保存；所述数字证书模块通过离线或在线方式将所述充电端的公钥证书和所述云端服务器的公钥证书写入所述充电端安全模块内；所述云端服务器和所述充电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；所述充电端的私钥保存在所述充电端安全模块的安全存储区内；进一步地，所述数字证书模块还可以为所述车端生成公钥证书并保存；所述数字证书模块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公钥证书写入所述车端安全模块内；所述车端保存与其相应公钥证书中的公钥相对应的私钥；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；这可使得所述车端也具备了与所述云端服务器进行安全加密通信的能力；所述数字证书模块还用于维护公钥证书撤销列表，提供公钥证书撤销列表查询功能；所述云端安全模块用于为所述云端服务器提供密码服务功能和安全存储功能；所
述云端安全模块内设置第一安全存储区，所述第一安全存储区用于存储数字证书模块为云端服务器生成的公钥证书中的公钥相对应的私钥；所述密码服务包括生成随机数、数字签名运算、数字签名验签运算、加解密运算、生成会话密钥和生成数字摘要；所述许可号牌存储模块用于预置和存储允许使用所述充电端进行无线充电的车辆号牌信息；具体地，在对车端进行无线充电之前，要先把被允许充电的车端的车辆号牌信息录入所述许可号牌存储模块内；所述充电端用于存储所述数字证书模块为所述云端服务器及充电端生成的公钥证书，及所述充电端的公钥证书中公钥相对应的私钥；还用于采集车辆号牌图像，并从所述车端获取所述车辆识别码，当满足车辆号牌信息在所述许可号牌存储模块内能被查到、所述车辆号牌是安全车辆号牌且不是套牌的条件后，为所述车端进行无线充电；所述车端用于存储所述数字证书模块为所述云端服务器及车端生成的公钥证书，及所述车端的公钥证书中公钥相对应的私钥，还用于存储车辆识别码，以及采集车辆号牌图像；当满足车辆号牌信息在所述许可号牌存储模块内能被查到、所述车辆号牌是安全车辆号牌且不是套牌的条件后，在所述充电端进行无线充电。
22.进一步地，所述充电端包括摄像头模块、充电端短距离直接通信模块、无线充电发射模块、位置测量线圈、充电端处理模块和充电端安全模块；所述摄像头模块用于实时拍摄所述车端的车辆号牌、获得车辆号牌图像；所述充电端短距离直接通信模块用于在短距离内与充电端进行直接通信，获取车端的车辆识别码信息；所述无线充电发射模块包括供电控制单元和发射线圈；供电控制单元用于控制所述发射线圈的通电或断电，以启动或停止无线充电；所述发射线圈设置于充电车位所占区域的表面或地下,用于将电能转换为磁能并发射磁能；所述充电车位是指所述车端在所述充电端进行充电时所停放的位置；具体地，所述位置测量线圈为一个或多个；优选地，所述位置测量线圈可以分布设置于所述发射线圈的中心和/或四周；所述位置测量线圈用于探测所述车端在充电车位内相对于所述发射线圈的位置，接收待充电的车端产生的感应磁场并激发感应电压，并将感应电压信号传输至充电端处理模块；所述充电端处理模块用于收集所述摄像头模块所采集的所述车端的所述车辆号牌信息和所述充电端短距离直接通信模块所采集的所述车端的所述车辆识别码信息，并与所述云端服务器进行通信，收发相应信息，以便于所述云端服务器对车辆号牌的真伪进行检测验证处理，以及核对车辆识别码；所述充电端处理模块还用于根据所述感应电压信号计算判断所述车端的无线充电接收模块的接收线圈与所述充电端的无线充电发射模块的发射线圈的位置关系；所述充电端处理模块通过所述充电端短距离直接通信模块将所述位置关系发送到所述车端，所述车端的车端控制模块根据所述位置关系移动和/或调整所述车端的位置，以便于使所述发射线圈与所述接收线圈对齐，以获得最佳的电磁感应充电效率；优选地，所述充电端处理模块还可以通过所述充电端短距离直接通信模块从所述车端的所述车端存储模块获取所述车端的无线充电接收模块的接收线圈在底盘上的具体的安装位置信息，以便于计算所述接收线圈与所述发射线圈的相对位置；所述充电端安全模块用于为所述充电端提供密码服务功能和安全存储功能；所述
充电端安全模块内设置第二安全存储区，所述第二安全存储区用于存储所述数字证书模块为所述云端服务器及充电端生成的公钥证书，及所述充电端的公钥证书中公钥相对应的私钥，这使得所述充电端具备了与所述云端服务器进行安全加密通信的能力。
23.进一步地，所述车端包括电池模块、车辆号牌模块、车端短距离直接通信模块、无线充电接收模块、车端控制模块、车端安全模块和车端存储模块；所述车端与所述充电端通过所述车端短距离直接通信模块和所述充电端短距离直接通信模块通信连接；所述电池模块用于为所述车端提供电能；所述车辆号牌模块用于存储车辆号牌；所述车辆号牌由普通车辆号牌和安全车辆号牌组成；所述普通车辆号牌包括但不限于大型汽车号牌、小型汽车号牌、教练汽车号牌、临时行驶车号牌中的一种或几种；所述安全车辆号牌为在普通车辆号牌内嵌入了所述数字水印后所生成的车辆号牌；所述车端短距离直接通信模块用于短距离与车端进行直接通信；所述无线充电接收模块包括接收控制单元和接收线圈；所述接收控制单元用于将所述接收线圈传来的电能传输给所述电池模块以实现对电池模块进行充电，还用于监控所述电池模块的电池电量，当电池模块电量充满时，所述接收控制单元向所述充电端的所述供电控制单元发送停止充电消息；所述供电控制单元收到停止充电消息后控制所述发射线圈断电；所述接收线圈用于接收磁能并转换为电能；具体地，所述接收线圈安装于所述车端对应车辆的底盘下方；所述车端控制模块用于根据所述充电端处理模块发送来的所述位置关系移动和/或调整所述车端的位置，以便于使所述无线充电发射模块的发射线圈与所述无线充电接收模块的接收线圈对齐，以获得最佳的电磁感应充电效率；进一步地，所述车端控制模块移动和/或调整所述车端的位置具体可以是由所述车端控制模块控制所述车端以自动驾驶的方式进行所述车端的位置移动和/或调整，也可以是由所述车端控制模块将所述位置关系发送或显示在车内中控仪表上，然后由人类驾驶员控制所述车端以实现所述车端位置的移动和/或调整；所述车端安全模块用于为所述车端提供密码服务功能和安全存储功能；所述车端安全模块内设置第三安全存储区，所述第三安全存储区用于存储所述数字证书模块为所述云端服务器及车端生成的公钥证书，及所述车端的公钥证书中公钥相对应的私钥，这使得所述车端也具备了与所述云端服务器进行安全加密通信的能力；所述车端安全模块还用于存储车辆识别码信息；具体地，所述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第三安全存储区内，所述车辆识别码在内置于所述车端安全模块的第三安全存储区内后，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第三安全存储区内的车辆识别码；所述车端存储模块用于存储所述接收线圈在车端的安装位置信息。
24.进一步地，所述云端检测模块具体用于：从所述车端获取车辆号牌图像，并识别提取出车辆号牌信息，然后与预置存储于所述许可号牌存储模块内的车辆号牌信息进行查询比对，如果所述许可号牌存储模块内不存在相应的车辆号牌信息，则生成并向所述充电端返回车辆号牌禁止充电消息；如果所述许可号牌存储模块内存在相应的车辆号牌信息，则继续尝试识别所述充电端发送来的车辆
号牌图像内所含的数字水印；如果数字水印识别失败，则判定该车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，然后生成并向所述充电端返回车辆号牌数字水印识别失败消息；如果数字水印识别成功，则所述云端检测模块提取所述车辆号牌图像内所含的数字水印信息，获得第一云端数字摘要、所述车辆识别码和第一云端数字签名；然后根据所述第一云端数字摘要和所述车辆识别码，对所述第一云端数字签名进行验签；如果验签失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，生成并向所述充电端返回第一云端数字签名验签失败消息；如果验签成功，则判定所述车辆号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车辆号牌；然后，从所述数字水印中提取出车辆识别码信息，并与充电端发送过来的车辆识别码进行比对，若比对成功，生成并向所述充电端返回车辆号牌识别验证成功且未套牌消息；如果所述车辆识别码的比对未成功，则生成并向所述充电端返回车辆号牌为套牌消息。
25.进一步地，所述云端安全模块、所述充电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
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1和sha
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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；进一步地，所述充电端短距离直接通信模块和所述车端短距离直接通信模块均为c
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v2x pc5短距离直接通信模块，所述充电端短距离直接通信模块和所述车端短距离直接通信模块之间在c
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v2x pc5短距离直接通信接口的通信范围内通信连接。所述c
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v2x中的c是指蜂窝（cellular），所述c
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v2x是基于3g/4g/5g等蜂窝网通信技术演进形成的车用无线通信技术，包含了两种通信接口：一种是车、人、路之间的短距离直接通信接口（pc5），另一种是终端和基站之间的通信接口（uu），可实现长距离和更大范围的可靠通信。c
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v2x是基于3gpp全球统一标准的通信技术，包含lte
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v2x和5g
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v2x，从技术演进角度讲，lte
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v2x支持向5g
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v2x平滑演进；进一步地，所述充电端还包括充电端定位模块；所述充电端定位模块用于获取所述充电端的地理位置信息。
26.进一步地，所述充电端处理模块在收集所述车辆号牌信息和所述车辆识别码信息的同时，还收集从所述充电端定位模块获取的所述充电端的地理位置信息以及所述充电端在采集上述信息时的时间信息，并将所述车辆号牌信息、所述车辆识别码信息、所述充电端的地理位置信息和所述时间信息发送给所述云端服务器；所述云端服务器根据所述车辆号牌信息、所述车辆识别码信息、所述充电端的地理位置信息和所述时间信息来描绘当前所拍车端所代表的车辆在所述时间所处的地理位置、历史行驶轨迹等，便于实现车辆定位、车辆追踪和/或车辆管理等功能。
27.进一步地，所述摄像头模块包括第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、车辆号牌识别模块、车辆号牌合成模块、光感应模块和补光模块；所述第一摄像头用于采集所述车端的实时视频信息，具体地，所述第一摄像头具备红外摄像功能；所述第二摄像头和所述第三摄像头用于对所述车端的车辆号牌进行拍照，具体地，所述第二摄像头为长焦摄像头，所述
第三摄像头为广角摄像头；所述车辆号牌识别模块用于对所述第一摄像头采集的所述实时视频信息进行实时识别，如果识别到车辆号牌图像信息，则调用所述第二摄像头和第三摄像头对所述安全车辆号牌进行拍照；所述第二摄像头、第三摄像头可以在所述车辆号牌识别模块的调度下动态变换拍摄角度以对准所述车端，然后还可以自动调整焦距以提供更好的拍摄质量；所述车辆号牌合成模块用于对所述第二摄像头、第三摄像头各自所拍摄的车辆号牌图像进行计算和合成，以得到清晰高质量的车辆号牌图像；所述光感应模块用于在所述第二摄像头、第三摄像头拍照时感应光线的强弱，并根据需要调用所述补光模块进行补光；所述补光模块用于在所述第二摄像头、第三摄像头拍照时进行补光。
28.优选地，所述第一摄像头采用超高清摄像头或全高清摄像头，分辨率达到或超过1080p（1920*1080）及以上，主要用于拍摄行车过程中的视频，以提供给车辆号牌识别模块对车辆号牌进行识别；所述第一摄像头还可以采用双目摄像头；所述第二摄像头、第三摄像头采用超高分辨率镜头（比如4500万像素及以上），用于拍摄车辆号牌的照片，生成车辆号牌的图像信息。
29.在上述实施例的基础上，本发明还公开一种安全的电动汽车无线充电方法，包括：步骤1，认证所述车端身份，如果身份认证未通过，则将所述车端对应车辆驱离，然后流程终止；包括：所述云端检测模块从所述充电端获取的车辆号牌图像中识别提取出车辆号牌信息，然后与预置存储于所述许可号牌存储模块内的车辆号牌信息进行查询比对，如果所述许可号牌存储模块内不存在相应的车辆号牌信息，则生成并向所述充电端返回车辆号牌对应车辆禁止充电消息；如果所述许可号牌存储模块内存在相应的车辆号牌信息，则继续基于所述车辆号牌图像及从充电端获取的车辆识别码验证所述车辆号牌是否为合法的安全车辆号牌、以及所述车辆号牌是否是套牌；步骤2，所述充电端从所述车端获取车辆识别码，当满足车辆号牌信息在所述许可号牌存储模块内能被查到、所述车辆号牌是安全车辆号牌且不是套牌的条件后，为所述车端进行无线充电。
30.进一步地，所述步骤1中所述认证所述车端身份是指对所述车端的车辆号牌信息是否已预置存储于所述许可号牌存储模块内、所述车端的车辆号牌是否是安全车辆号牌以及该车辆号牌是否套牌进行识别验证，以确保来充电的车端的车辆号牌是被许可充电的车辆号牌、该车辆号牌本身是真实的、并且不是套用其它车辆的车牌以假冒别的车的车牌身份的车辆号牌；所述步骤1具体包括：在所述车端与所述充电端之间的距离进入所述摄像头模块的摄像范围后，所述充电端通过所述摄像头模块实时拍摄所述车端的车辆号牌、获得车辆号牌图像；所述充电端通过所述充电端短距离直接通信模块从所述车端获得车辆识别码，通过所述充电端处理模块将所述车辆号牌图像和所述车辆识别码发送到所述云端服务器；其中，所述车辆号牌分为普通车辆号牌和安全车辆号牌两种，所述安全车辆号牌为在普通车辆号牌上嵌入数字水印后的车辆号牌；所述数字水印包括普通车辆号牌图像的第一云端数字摘要、所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码及上述数字摘要和车辆识别码的第一云端数字签名；所述云端服务器的云端检测模块接收到所述车辆号牌图像和所述车辆识别码后，从所述车辆号牌图像识别提取出车辆号牌信息，然后与预置存储于所述许可号牌存储模块
内的车辆号牌信息进行查询比对，如果所述许可号牌存储模块内不存在相应的车辆号牌信息，则生成并向所述充电端返回车辆号牌禁止充电消息；如果所述许可号牌存储模块内存在相应的车辆号牌信息，则继续尝试识别所述车辆号牌图像内所含的数字水印；如果数字水印识别失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，所述云端服务器生成并向所述充电端返回车辆号牌数字水印识别失败消息；具体地，如果数字水印信息识别失败，说明所述车辆号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；如果数字水印识别成功，则所述云端检测模块提取所述车辆号牌图像内所含的数字水印信息，获得第一云端数字摘要、所述车辆识别码和第一云端数字签名；所述云端服务器根据所述第一云端数字摘要和所述车辆识别码，对所述第一云端数字签名进行验签；如果验签失败，则判定所述车辆号牌图像所对应的车辆号牌为非法的安全车辆号牌，生成并向所述充电端返回第一云端数字签名验签失败消息；如果验签成功，则判定所述车辆号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车辆号牌；然后，将所述云端检测模块从所述数字水印中提取出的车辆识别码信息，与充电端发送过来的车辆识别码进行比对；如果比对结果为相同，则确定所述车端的车辆号牌是真实的并且没有套牌，于是生成并向所述充电端返回车辆号牌识别验证成功且未套牌消息，如果比对结果为不相同，则生成并向所述充电端返回车辆号牌为套牌消息；当所述充电端在收到所述云端服务器发来的所述车辆号牌禁止充电消息、车辆号牌数字水印识别失败消息、第一云端数字签名验签失败消息或车辆号牌为套牌消息时，所述充电端通知所述车端的车端控制模块将所述车端驶离所述充电端；具体地，所述车端的车端控制模块将所述车端驶离所述充电端可以是由所述车端控制模块控制所述车端以自动驾驶的方式将所述车端驶离所述充电端，也可以是由所述车端控制模块将驶离的信息发送或显示在车内中控仪表上，然后由人类驾驶员控制所述车端以实现所述车端驶离所述充电端；优选地，当所述云端服务器生成的所述车辆号牌数字水印识别失败消息、第一云端数字签名验签失败消息或车辆号牌为套牌消息后，所述云端服务器通知车辆管理部门前往查证所述车端车辆号牌的完整性是否被破坏、是否被涂改篡改仿制或是否是车辆管理部门所制发的安全车辆号牌和/或查扣所述套牌车辆。
31.进一步地，在基于本发明所述的安全车辆号牌进行车辆套牌检测之前，还要先生成安全车辆号牌和在车端安装安全车辆号牌；在车端安装安全车辆号牌前，要先向车辆管理部门提交车端的车辆信息并进行注册；所述车辆信息包括但不限于车辆识别码；所述安全车辆号牌的生成方法为：步骤11，由车辆管理部门提前规划、设计普通车辆号牌图像样式；车辆用户向车辆管理部门提交待上牌的车端的车辆信息，并选择车辆号牌的具体号码，进行注册；所述车辆信息包括车辆识别码；具体地，所述车辆管理部门是指交通管理部门，具体的负责部门以相应的法律法规的规定为准；车辆管理部门在所述云端服务器保存车辆号牌和该车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码，以备查用；步骤12，所述云端服务器根据上述信息，先生成普通车辆号牌图像；然后，基于所
述普通车辆号牌图像生成第一云端数字摘要，并基于所述第一云端数字摘要和所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码信息生成第一云端数字签名；步骤13，所述云端服务器将所述第一云端数字摘要、所述车辆识别码和所述第一云端数字签名作为参数，生成第一数字水印，并将所述第一数字水印嵌入到普通车辆号牌图像内，生成所述安全车辆号牌图像；步骤14，由车辆管理部门按照车辆号牌的印刷和制作规范将所述安全车辆号牌图像生成安全车辆号牌；然后，在车端安装安全车辆号牌。
32.进一步地，在所述充电端将所述车辆号牌图像和所述车辆识别码发送到所述云端服务器之前，还包括：所述充电端对所述车辆号牌图像和所述车辆识别码生成第一充电端数字摘要，随后，对第一充电端数字摘要生成第一充电端数字签名；然后，将所述车辆号牌图像、所述车辆识别码和所述第一充电端数字签名发送到所述云端服务器；所述云端服务器对接收到的所述车辆号牌图像和所述车辆识别码生成第二云端数字摘要，然后对所述第一充电端数字签名进行验签，若验签成功，则判定所述充电端发来的所述车辆号牌图像和所述车辆识别码是完整的未被篡改的，并且所述充电端的身份是真实的。
33.值得说明的是，本发明将所述云端服务器向所述充电端返回的车辆号牌禁止充电消息、车辆号牌数字水印识别失败消息、第一云端数字签名验签失败消息、车辆号牌识别验证成功且未套牌消息和车辆号牌为套牌消息统一称为云端返回充电端消息；所述云端服务器在向所述充电端返回上述消息之前，对所述云端返回充电端消息进行签名，得到第二云端数字签名；然后，所述云端服务器将所述云端返回充电端消息和所述第二云端数字签名发送给所述充电端；所述充电端基于收到的所述云端返回充电端消息对所述第二云端数字签名进行验签，如果第二云端数字签名验签失败，则所述充电端向所述云端服务器返回第二云端数字签名验证失败消息，如果第二云端数字签名验签成功，则判定云端服务器发来的云端返回充电端消息是完整的未被篡改的、并且所述云端服务器的身份是真实的。
34.具体地，所述步骤2中，当满足充电条件时，所述充电端为所述车端进行无线充电，具体包括：所述位置测量线圈接收待充电的车端产生的感应磁场并激发感应电压，并将所述感应电压信号传输至充电端处理模块；所述位置测量线圈为一个或多个；优选地，所述位置测量线圈可以分布设置于所述发射线圈的中心和/或四周；所述充电端处理模块根据所述感应电压信号计算判断所述车端的无线充电接收模块的接收线圈与所述充电端的无线充电发射模块的发射线圈的位置关系；所述充电端处理模块通过所述充电端短距离直接通信模块将所述位置关系发送到所述车端；优选地，所述充电端处理模块还可以通过所述充电端短距离直接通信模块从所述车端的所述车端存储模块获取所述车端的无线充电接收模块的接收线圈在底盘上的具体的安装位置信息，以便于计算所述接收线圈与所述发射线圈的相对位置；所述车端控制模块根据所述充电端处理模块发送来的所述接收线圈与所述发射线圈的位置关系移动和/或调整所述车端的位置，以便于使所述发射线圈与所述接收线圈
对齐，以获得最佳的电磁感应充电效率；进一步地，所述车端控制模块移动和/或调整所述车端的位置具体可以是由所述车端控制模块控制所述车端以自动驾驶的方式进行所述车端的位置移动和/或调整，也可以是由所述车端控制模块将所述位置关系发送或显示在车内中控仪表上，然后由人类驾驶员控制所述车端以实现所述车端位置的移动和/或调整；所述充电端的所述无线充电发射模块的供电控制单元控制所述发射线圈通电，以启动充电；所述发射线圈将电能转换为磁能并发射磁能；所述发射线圈设置于充电车位所占区域的表面或地下；所述车端的所述无线充电接收模块的接收线圈接收磁能并转换为电能；所述接收线圈安装于所述车端的底盘下方；所述接收控制单元用于将所述接收线圈传来的电能传输给所述电池模块以实现对电池模块进行充电；所述接收控制单元监控所述电池模块的电池电量；当电池模块电量充满时，所述接收控制单元向所述充电端的所述供电控制单元发送停止充电消息；所述供电控制单元收到停止充电消息后控制所述发射线圈断电。
35.本发明在车辆号牌图像内嵌入数字水印信息从而生成安全车辆号牌，其中，数字水印信息包括普通车辆号牌图像的摘要信息、所述车辆号牌在车辆管理部门注册时所对应的车辆识别码和云端服务器对上述数字摘要和车辆识别码进行数字签名后的签名信息。通过对车辆号牌图像的摘要信息、车辆识别码的签名信息的验证，可以确定该安全车辆号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。这就从源头上解决了车辆号牌图像被非法涂改、篡改和/或仿制后带来的套牌等危害的问题，因为一旦安全车辆号牌图像被非法涂改、篡改和/或仿制，这些非法操作是能被验证出来的；进一步地，本发明将数字水印内含的车辆识别码信息与车辆出厂时由厂家内置的对车辆用户只能读取的车辆识别码信息进行比对，从而可以确定所述车辆号牌是不是套牌车辆；这样就可以识别非法车牌或者是套牌车辆，从而将这类车辆驱离，起到防止非法车牌的车辆或者是套牌车辆假冒合法车辆进行本发明所述的无线充电。本发明还通过预设许可的车辆号牌信息，起到了防止非允许车辆进行充电的作用。
36.本发明在对车辆号牌识别验证的验证结果或车辆识别码信息的比对结果出问题的时候，还能够通知车辆管理部门前往查证所述安全车辆号牌的完整性是否被破坏、是否被篡改、是否伪造，和/或查证查处所述车辆号牌的套牌行为；本发明在充电端与云端服务器间相互通信时，对双方的通信信息进行了签名与验证，从而保证了双方通信过程中信息的完整性与发送方身份的真实性。
37.综上所述，本发明所提供的一种安全的电动汽车无线充电系统及方法，通过将数字水印技术应用于车辆号牌，并结合车联网技术对待充电车辆进行身份识别和认证，有效地解决了现有技术的不足，使得进行电动汽车无线充电既安全可靠、又简单高效。
38.以上所示仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。