基于物联网芯片技术的数字式驾驶证应用研究

单巧斌，李 菁

（上海公安高等专科学校， 上海 200137）

基于物联网芯片技术的数字式驾驶证应用研究

单巧斌，李 菁

（上海公安高等专科学校， 上海 200137）

数字式驾驶证是基于机动车驾驶人原有的权利内容载体，再加载电子信息后具备电子化功能的机动车驾驶证。数字式驾驶证可以用于解决未来道路交通智能化管理过程中的身份认证问题，为今后的道路交通智能化管理、高效率管理机动车驾驶人的身份认证等问题的研究奠定基础。数字式驾驶证伴随着当今社会物联网技术的发展，将在未来的道路交通安全管理服务工作中，借助联合机动车电子行驶证和全国统一的道路交通安全管理服务平台，发挥出传统纸质驾驶证无法实现的诸多功能，凸显出社会身份验证的价值，为机动车驾驶人提供便捷的身份认证和金融支付等功能服务。

数字式驾驶证；公安交通管理；物联网技术

一、前言

机动车驾驶证是依法允许学习机动车驾驶的人员，经过学习，掌握了交通法规知识和驾驶技术后，经政府管理部门组织考试合格，核发许可驾驶某类机动车的法律凭证。机动车驾驶证是驾驶人取得驾驶机动车资格后政府颁发的许可文件，究其本质属性，它是机动车驾驶人的驾驶资格证明，具有身份性、权利性等特征。当今，物联网技术和汽车制造技术的发展为机动车驾驶证的电子化提供了技术上的可能性，为构建智能化交通管理模式探索指明了方向，而建立智能化交通管理模式离不开“人、车、路、管理和服务”等模块，其中必不可少的就是机动车驾驶人的管理，而传统的纸质机动车驾驶证已经成为实现智能化交通管理的一大瓶颈。目前从全球机动车驾驶证的实际使用情况来看，大多数国家和地区还不具备电子认证与接受服务等方面的工具价值，以视读为主的现有管理模式虽能基本满足机动车驾驶人总量不断激增的社会需求，但在管理资源集约化和管理效率方面略显不足。

因此，在物联网技术快速发展的背景下，政府管理部门颁发数字式驾驶证，以满足对机动车驾驶人现代化管理的需求就显得尤为迫切，从而也能顺应未来大数据技术条件下的道路交通管理服务的发展趋势。同时，随着我国城市化进程的不断加快，无论是驾驶人还是机动车数量方面都将面临大幅度增长，现有道路交通安全管理的人力资源受编制和管理成本制约，无法在现有管理模式下大幅增加人力、物力等社会资源，这就需要在管理模式方面结合物联网科技的发展有所创新和突破。

二、国内外传统驾驶证的管理与应用现状

（一）我国驾驶证的管理与应用现状

在我国，机动车驾驶证主要用于为机动车驾驶人提供驾驶资格证明，应用范围一般为接受公安机关交通管理部门及交通警察的查验，其他任何部门不得扣押，驾驶人接受交通警察查验时必须出示机动车驾驶证，否则将被视为违法。就机动车驾驶证的功能性而言，主要是作为视读载体，供交通警察执法管理时视觉查验；少部分地区已配备“警务通”设备的交通警察可利用移动警务通终端设备对机动车驾驶证条形码扫描后，进行机读并能自动录入证件信息和比对。我国目前执行的机动车驾驶证管理公共安全行业标准，是2008年颁布实施的《中华人民共和国机动车驾驶证件》(GA482-2008)，驾驶证材质为纸质，由正证和副证组成。正证登记驾驶人姓名、性别、国籍、证号、准驾车型、照片信息、有效期等信息，由印有激光全息防伪标记图案的塑封套塑封而成；副证登记驾驶人姓名、证号、档案编号、证芯编号及扫描条形码等信息。较之以前，其综合使用了33项防伪技术，证件具备条形码扫描机读功能，重点改进了直观视觉查验的技术。例如，证芯的纸张由普通白卡纸变成专用安全纸张，为非标准克重，有特制的开窗安全线和红蓝绿三色荧光纤维；证芯的底纹从普通印刷变成防伪印刷，采用了随机底纹、光变油墨和荧光印刷等技术；在驾驶证证芯上增加了用于记载发放驾驶证信息的一维条码。但从目前实际使用情况来看，还是有诸多不便。一是材质耐磨性较差，证件正本和副页为纸质材料，塑封后装在塑封套内，但经不起长时间使用的磨损；二是携带不便，目前驾驶证有正证和副页组成，必须一起携带，很多驾驶员因携带不便而将驾驶证放在包内或者车上，结果造成在驾驶其他车辆时没有随身携带，在发生事故后给执法也带来不便；三是驾驶证功能单一，仅仅记录了驾驶员的基本信息、准驾车型、档案编号等信息，虽有证芯编号及扫描条形码等信息，但对驾驶员的交通违法、事故记录等情况无法登记，集约化和智能化程度较低。

在社会生活中，机动车驾驶证除证明机动车驾驶人身份和驾驶资格、接受交通警察查验办理道路交通违法或交通事故外，基本没有其它的社会功能，功能较为单一，并且仍然沿袭纸质的材质，防伪的技术门槛相对电子化的智能芯片还是较低，在满足大众随身携带卡片集约化和智能化的功能需求方面具有较大的发展空间。目前，一些地方公安交通管理部门为满足机动车驾驶人有关驾驶事务方面的金融服务需求，联合金融机构发行了具有驾驶人身份特征信息的金融服务卡片。如天津市的“津通卡”（牡丹交通卡）是工商银行天津分行与天津公安交通管理局联合发行的银联标准贷记卡。该卡片是我国目前最先进的“磁条+双界面芯片”卡，具有信息存储稳定、不易被复制、加密技术完善等突出优势，有效地保证了信用卡交易的可靠性和安全性。同时，该卡片具有合约期内免息透支、驾驶员信息管理、交通违法处罚等交通管理功能，实现了汽车年检费、驾驶员换证费、驾驶员体检费等费用的刷卡缴纳功能。但是，诸如“津通卡”在内的所有具有身份特征信息的金融机构发行的卡片都不符合机动车驾驶证所具备的视读特征，更突破不了法律法规的规定，不能成为一张同时具备金融支付、身份认证的法律意义上的机动车驾驶证，机动车驾驶人如想使用便捷的金融服务，那就必须怀揣这两张卡证。

（二）境外驾驶证的管理与应用现状

境外现在使用的机动车驾驶证大多数采用PVC材质制作，尺寸为85.5mm*54mm，和普通信用卡大小一致。卡片内容一般为机动车驾驶人的姓名、性别、证号、有效期和照片等，一般不具备电子身份认证和金融支付等符合现代社会物联网发展需求的功能。据不完全统计，首先将机动车驾驶人驾驶资格电子化的国家应属日本。日本为有效遏制伪造驾驶证的现象，根据2002年6月生效的《道路交通法修订案》规定内容，从2007年开始对驾驶证进行IC化，到2010年各个都道府县警察厅本部也开始将驾驶证IC化。

欧洲新版机动车驾驶证于2013年9月16日在法国诞生，大小与信用卡一致，有塑料膜护面，内置一个芯片，包含个人信息和指纹信息，通过网络具有支付、查询等功能。欧洲地区的新版机动车驾驶证具备支付和查询等功能，内含使用整合了防护技术的嵌入式SLE78微处理器来保障存储的数字信息安全，这向电子化的机动车驾驶证迈出了开创性的一步。

在美国，联邦政府从来没有发放过全国统一的身份证件，但在现实生活中，有三个证件不同程度地起到了身份证的作用：一是驾驶执照；二是护照；三是社会安全号码（也翻译为社会保障号码）。美国是一个汽车大国，基本上每个成年人都有机动车驾驶执照，机动车驾驶证除表示一个人具有驾驶机动车的技能外，更是一种广泛使用的身份证件，是用得最普遍的身份证明，出门在外，坐飞机、买车、租车、买保险、住旅馆、看病、去法庭、找工作、开支票、申请银行账户、签信用卡、申请工作等，几乎少不了它，机动车驾驶执照就成了广为接受的身份证明，在美国的身份证制度中起到了重要的作用。但美国各州都有各自的驾驶证制度，各州发行机动车驾驶执照的规定却各不相同，没有统一的标准，机动车驾驶执照的版本也五花八门，而获取机动车驾驶执照的难易程度在不同的州之间差别又很大。为此，美国国会于2005年通过特别法案，要求各州在发行机动车驾驶执照时必须按通行的标准发放，只有这样，联邦政府才可以接纳机动车驾驶执照作为身份证明。这个法案通过后，已经有不少州按新的要求发放机动车驾驶执照，但有24个州拒绝执行，这些州依然按自己的规定发放机动车驾驶执照。机动车驾驶执照发放标准的不统一，给执法管理工作带来了不少难题。

三、数字式驾驶证的相关技术介绍

新一代基于物联网的数字式驾驶证主要涉及以下几个方面的技术：

（一）射频识别技术RFID（Radio Frequency Identification）

射频识别技术即RFID技术，又称电子标签，是20世纪90年代兴起的一种新型的非接触式自动识别技术，通过无线射频方式在读写器和射频标签之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。

最基本的RFID系统由三部分组成：（1）电子标签（Tag，或称射频标签、应答器），由芯片及内置天线组成。芯片内存有一定格式的电子数据，作为待识别物品的标识性信息，是射频识别系统真正的数据载体，内置天线用于和射频天线间进行通信。（2）阅读器，是读取或写入电子标签信息的设备。其主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标签的对象标识信息进行解码，将对象标识信息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理。（3）天线，是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。

RFID的工作原理：电子标签进入天线磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流，依靠所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签），或者主动发送某一频率的信号（有源标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种：一种是电感耦合（变压器模型），通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律；另一种是电磁反向散射耦合（雷达原理模型），发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带目标信息并反馈，依据的是电磁波的空间传播规律。机动车数字式驾驶证可以使用电磁反向散射耦合的无源标签技术，在无源状态下可以提供机读识别功能，在驾驶机动车认证时通过车载源实现大功率远距离的实时动态数据传输。

无线射频识别技术作为一种自动识别技术的高级形式，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，具有适应环境能力强、抗干扰强、读取方便和读取数据量大等诸多优点，其中最主要的优点是非接触识别，其技术特征，主要包括工作频率、工作方式、射频标签、存储容量、数据传输速率、读写距离、多标签识别能力和安全性能等，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢等条形码无法使用的恶劣环境进行阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒，有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。常用的有低频、高频、超高频、无源等技术。目前RFID技术应用范围很广，涵盖了图书馆、门禁系统、食品安全溯源等领域，因技术的突破和成本的降低，RFID技术将在未来几年内对物流管理、供应链管理、医疗卫生以及零售业，甚至在军事物流领域都会产生重大影响。

（二）EEPROM技术（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）

电擦除式可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）是IC卡技术的核心，典型优点是非挥发性，可字节擦除，编程速度快（＜10ms），存储和刷新数据方便、有效、可行。EEPROM技术使晶体管密度增大，改善了性能，增加了容量，达到在同样面积的各种IC卡上存储更大数据量的目的。耐久性和保持特性是EEPROM两个重要的可靠性参数，作为数据或程序的存储空间，EEPROM的数据可以至少保持10年的时间，擦写次数达10万次以上。EEPROM技术还提供了很大的灵活性，通过设置不可修改的标志位，能够将EEPROM单元转变成可编程只读存储器、只读存储器或不可读的保密存储单元。在RFID系统中采用的存储介质以EEPROM为主。用于RFID系统的存储器必须满足两个条件：一是要满足低压低功耗的要求，RFID系统中的标签一般是无源的，标签通过耦合阅读器的电磁场获得工作所需的能量，这就要求标签的各部分电路都必须在低压低功耗下工作；二是成本必须要低，由于RFID的标签一般都是大量使用的，因此每个标签的设计首先要考虑它的低成本特性。

EEPROM技术的先进性使得带有保密存储器的IC卡得到快速发展和应用。例如，在各种收费系统（公用电话、电表、公路收费等）及访问控制等领域获得了广泛的应用。以EEPROM为核心的CPU卡也广泛应用于移动通讯、银行金融等要求有公共密钥算法的高安全性应用领域，这也大大加快了数字式驾驶证发展的进程。

（三）加密技术

目前，IC卡中的CPU卡采用特殊的加密技术，不仅可以验证信息的正确性，同时还能检查通信双方身份的合法性，从而保证信息传送的安全性。这是通过IC卡中存储的银行密钥与读卡器兼黑盒子中存储的银行密钥的相互校验来实现的，从而保证了持卡者本身和读卡器双方都具有合法身份。总之，采用先进的加密技术后，不仅具有高度安全性、严谨性，还具有灵活便捷、成本低等优势。

IC卡应用首先要解决的是加密问题。IC卡有较强的保密性，除了物理上依赖于不可擦除的存储器之外，逻辑上则完全依赖于制造卡时使用的加密系统和识别卡时的鉴别系统。现代密码学提供了一些特别设计的加密／解密系统，这些标准的密码系统具有可靠的理论基础，并已在应用中得到检验，得到信赖。

从读写方式来看，IC卡的存储区可分为只读存储区、密码区及读写区。只读存储区中通常存储芯片制造商、卡片制造商、卡片发行商的代码和卡片序列号等的有关标识类的数据。标识类数据在卡片制造完成前写入，并有安全控制措施，在卡片制造完成以后，只能根据使用权限，读出与之有关的数据，不能再改写。密码区中存放一组密码PIN码(Personal Indentification Code个人识别编码)及密码输入错误次数计数器。当用户使用时，先键入密码，密码与一表达式解码后，得到的结果与PIN码比较，若相等，则为合法用户，否则继续提示重新键入密码。若三次（可定义）输入的密码都错则判为非法用户，该IC卡即进入死锁状态，无法再使用。密码的校验采用MAC码（Message Authentication Code，信息验证编码），在识别卡时将卡号、有效日期等有效数据与一个密钥按一定的算法进行计算，看结果是否与存储在卡上的MAC值相等，以证实是否有效。故若不知道卡上的密钥及算法也无法进行修改、复制、伪造，进一步加强了IC卡的安全性。读写区内存放的内容一般是与卡的种类和使用相关的数据，例如储值卡存放的是币值（或消费余额），而信息资料上卡存放的则是个人的资料及相关的信息。IC卡在使用时，若未能通过密码比对，则只能按设定的要求读写（例如对储值卡重新充值），需要有更深一层的密钥及专用的读写设备，而密钥区的内容是无论如何也读不出来的，完全是一种“黑盒子”式的操作。

（四）综合技术

数字式驾驶证的设计可以整合射频识别、EEPROM、加密等相关技术，在数字式驾驶证的内部嵌入具有加密功能的电擦除式可编程只读存储器，存储驾驶人的基本特征、受权、验证、安全驾驶档案和电子钱包等加密信息，也可存储驾驶人或管理部门认为不需要加密的信息。通过建立数字式驾驶证和机动车信息交换协议，运用数字式驾驶证数据外接终端口的读写功能，从而达到数字式驾驶证、电子行驶证以及机动车电脑加密状态下的读写，记录驾驶人、机动车的驾驶行驶数据并相互备份，适时通过全国道路交通安全管理服务平台的车载终端上传机动车驾驶人及机动车的运行和行驶数据，为接收相应的服务信息做好数据准备，也可为确定法律责任提供数据证据。通过接受机动车驾驶人金融服务机构的授权，接入金融服务的授权信息，代替金融机构的电子钱包，也可融入城市公共服务功能，开通具有身份验证功能的服务。该技术可以满足现代驾驶证管理的信息化、自动化和智能化要求。

四、数字式驾驶证在交通管理中的应用价值

（一）拓展纸质机动车驾驶证功能

新型数字式驾驶证不但能通过其有形载体完全载明机动车驾驶人的面部特征及身份证号等视读信息，还能够通过内部的存储硬件存储大量的有关驾驶人的生物特征、社会特征和服务交流等方面的信息。例如，数字式驾驶证内存储驾驶人血型、指纹、虹膜、病史乃至遗传等生物特征信息，为交通事故及突发事件中驾驶人受伤时赢得宝贵的抢救时间；在社会特征方面，可以记录驾驶人的驾驶偏好、安全驾驶档案、活动方式等信息，为安全驾驶建议提供数据支撑。随着存储信息技术的不断进步，新型数字式驾驶证存储的信息量也将越来越大，这是纸质驾驶证登记的信息量所无法比拟的。数字式驾驶证的保密与防伪能力强、存储量大、读写方便等特点，为快速、准确地完成机动车驾驶员管理工作提供了可靠的依据，并且可以在此基础上逐步扩展系统功能，最终将其建成先进、高效、完善的道路交通管理综合信息系统的辅助子系统，为实现道路交通管理的科学化、信息化、现代化打下坚实的基础。

（二）有效开展机动车驾驶人的身份鉴别

数字式驾驶证的推广能够有效地解决使用伪造的驾驶证、准驾车型不符及使用他人机动车驾驶证等身份鉴别难的问题。如基于生物特征识别的指纹或虹膜识别技术，结合电子行驶证的使用，通过机动车行车记录仪中的授权模块，确定持证人是否有驾驶该机动车的启动权限，杜绝无驾驶资格的人员驾驶机动车或使用他人驾驶证驾驶机动车的事件发生，使用伪造的机动车驾驶证变得不可能，为道路交通安全违法行为的追诉提供指证真实驾驶人的电子证据，杜绝当前使用他人驾驶证违法扣分的非法交易现象，为实现社会的公平正义和维护社会法制提供有力的保障。另外，通过机动车驾驶人身份认证功能的实现，可为数字式驾驶证的社会服务功能提供安全保障，诸如在汽车修理、汽车旅馆入住等消费活动中，其安全作用不可忽视。

（三）实现机动车驾驶人动态数据管理

数字式驾驶证通过连接电子行驶证后，持证人的驾驶资格可以借助机动车配备的道路交通管理服务平台终端设备进行验证，只有得到有效验证后方可启动准许驾驶的机动车。具体就是，当插入电子驾驶证后，电子行驶证自动启动，读取驾驶证lC卡信息，如驾驶员信息准驾该车，电子行驶证会发出语音提示，准驾；按一定的规则将驾驶证信息和行驶证信息进行调制加密，如驾驶证与相驾驶车辆不符，则在提示后，将调制行驶证信息和无效驾驶证信息。行驶证和驾驶证之间的多层认证机制，能确保调制过程的安全。如读写器在道口发出扣款信息，则读写器通知电子行驶证在电子驾驶证上做扣款标记——安全起见，读写器不直接扣除款项，而是通知电子行驶证在电子驾驶证芯片做扣除标志。

通过机动车的有源标签运行、管理和发布机动车运行的动态数据，包括时间、地点、驾驶员、车辆牌照、车速等基础信息，与监控数据相互印证，为大数据背景下的道路交通安全管理服务网络平台的运转提供精准的数据源（如接收到的信号中存在与所驾车型不符的情况，在经过第一个读写器后，系统后台开始报警并传递给附近交警），并为道路交通安全管理服务网络平台的有效运行起到关键的数据支撑作用。

通过对道路交通安全管理服务网络平台提供的大数据分析，可以实现个性化无限的功能加载，如对特定环境下有某种疾病史的驾驶人做出驾驶安全风险评估并及时发出安全驾驶警示，从而降低事故发生概率，为机动车驾驶人在道路交通安全管理服务平台中挑选出更为适合的行驶路径等。

（四）其他的社会服务价值

数字式驾驶证可以借助自身的无源标签等身份验证功能，通过道路交通安全管理服务平台的车载终端设备，实现道路交通安全服务信息的查询、接收等服务，接受交通管理部门开展的网络专题教育培训，为从事专业运输类的机动车驾驶人的管理工作提供过程跟踪服务。在满足机动车驾驶人的金融服务需求方面，可以联合金融机构提供金融服务，如提供缴纳罚款、汽车保险、汽车贷款、道路通行费及加油等项目的金融支付服务，为提高数字式驾驶证持有者从事相关身份认证活动的效率提供个性化服务，也可以根据机动车驾驶人的需求自由选择服务组合。

五、数字式驾驶证的发展趋势

数字化技术发展全球领先的日本，在机动车驾驶证的防伪方面率先使用了电子技术，为维护该国的交通安全管理秩序起到了较为积极的作用，但从目前使用情况来看，缺乏物联网技术支撑的加载功能，局限了该国数字式驾驶证的诸多价值。作为欧盟成员国的法国，其机动车驾驶证从粉红色的纸质向聚碳酸酯智能卡更换，是根据欧洲最新标准发行电子驾照和居留证的先驱。数字式驾驶证的安全认证能帮助警察强化社会治安，因为当地处于流通状态的伪造的机动车驾驶证曾高达10%；数字式驾驶证还可用作身份证件，且每隔15年必须进行升级。欧盟其他成员国也将陆续更换新版机动车数字式驾驶证，以统一目前多达110余种的机动车驾驶证，服务于3亿机动车驾驶人的个人信息安全和网络支付。

综上，目前发放数字式驾驶证的日本和欧盟地区，在驾驶证的材质和技术手段方面有了重大突破，也符合社会发展进步的趋势，为警察的执法管理和提供社会服务带来不少的便利，同时也为机动车驾驶人的使用带来了便捷。美国作为世界第一大经济体，机动车驾驶证还未实现统一，电子化之路在法律方面还有较长的路要走，在机动车驾驶证电子化的全球推动力上略显薄弱。而我国诸如包括“津通卡”在内的金融卡片，也应顺应社会发展的潮流，和机动车驾驶证进行合并，确定其证明机动车驾驶资格的法定地位，其存储和加密技术也应升级，基于物联网技术的端口也不可或缺。现有的数字式驾驶证在功能设计方面还未充分考虑物联网的接入，各国间对数字式驾驶证的功能定位存在较大差异，尤其在设计标准、技术标准以及样式上没有实现统一。

目前的数字式驾驶证在国际间道路交通安全管理科技化手段的应用方面，设置了国家间的技术壁垒，不利于各国政府道路交通管理成本的控制和驾驶人的使用。为使高效的物联网技术能顺利参与道路交通安全管理和服务，未来各国间应设立统一的数字式驾驶证、电子行驶证以及机动车行车记录仪等物联技术标准，为今后机动车驾驶人及机动车在缔约国之间便捷地参与道路交通并接受安全管理清除技术壁垒，真正实现道路交通安全管理服务的国际化，机动车驾驶人及机动车基础数据国际间的协议交换，为机动车驾驶人提供更好的社会服务构建政府间合作的平台。

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Study on the New Electronic Driving License Based on Internet of Things and Its Application

Shan Qiaobin, Li Jing
（Shanghai Police College, Shanghai 200137, China）

With the quick development of Internet of Things and traf c, more and more drivers that we would be faced with and served. The new-type electronic driving license is based on Internet of Things and includes more information about drivers. It can prove the identif cation of drivers and manage the drivers in order to serve the drivers. In this paper, we look back on the course of the driving license and study the new-type electronic driving license based on Internet of Things and its application of traf c control.

New-type Electronic Driving License; Traf c Control; Internet of Things

D631.5

B

1008-5750(2017)01-0039-(08)

10.13643/j.cnki.issn1008-5750.2017.01.005

2016-12-12 责任编辑：陈 汇

单巧斌（1969— ），男，上海公安高等专科学校业务二分部交通教研室中级教官；李菁（1972— ），女，上海公安高等专科学校教务处讲师，法学硕士。