手機(jī)信號(hào)定位與搜索

王 勇，賴家城，楊立偉，張 琦

（1.三維通信股份有限公司，浙江 杭州 310053；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，北京 100083）

0 引言

移動(dòng)通信終端智能化普及使得手機(jī)在便攜電子設(shè)備的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，手機(jī)的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)使得它成為網(wǎng)絡(luò)與電子探測(cè)技術(shù)結(jié)合的最佳途徑，這不僅拓展了移動(dòng)通信的管控業(yè)務(wù)，也促進(jìn)了電子探測(cè)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化和超智能化發(fā)展[1]。本文提出的定位技術(shù)屬于一種安全管控技術(shù)，在屏蔽手機(jī)正常使用的情況下，同時(shí)通過(guò)反向功率檢測(cè)算法，來(lái)定位違規(guī)手機(jī)的具體位置，以此來(lái)達(dá)到清除、查找安全隱患的目的，系統(tǒng)設(shè)備可適用在不允許攜帶手機(jī)的保密場(chǎng)所，不限于監(jiān)管區(qū)域、涉密考試、保密會(huì)議等。且涉及一種對(duì)手機(jī)在區(qū)域樓層室內(nèi)的信號(hào)偵測(cè)定位方法及系統(tǒng)。

1 基于手機(jī)屏蔽的反向功率偵測(cè)定位方法和系統(tǒng)

1.1 背景分析

監(jiān)管區(qū)域的手機(jī)定位，對(duì)于管控區(qū)域信息的安全管控有著重大意義，由于建筑結(jié)構(gòu)的不同可能存在巨大的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)定位差異[2]。通過(guò)國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（International Mobile Subscriber Identification Number，IMSI）、時(shí)間、區(qū)域信號(hào)測(cè)量報(bào)告以及反向功率檢測(cè)結(jié)合，可對(duì)手機(jī)進(jìn)行定位?，F(xiàn)有的偵測(cè)技術(shù)多是讓手機(jī)吸附駐留在偵碼設(shè)備上，其結(jié)構(gòu)是用多臺(tái)或單臺(tái)偵碼設(shè)備蜂窩狀部署，將偵測(cè)信號(hào)引入對(duì)應(yīng)的偵測(cè)區(qū)域來(lái)獲取手機(jī)信息，最后將手機(jī)信息呈給用戶[3]。

當(dāng)前的手機(jī)抗干擾、防吸附學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，不能有效獲取手機(jī)信息，手機(jī)會(huì)經(jīng)過(guò)判別后重新接入運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)。此手段還存在偵測(cè)信號(hào)的周邊泄漏，對(duì)管控區(qū)外信號(hào)影響較大，同時(shí)也無(wú)法保證獲取的號(hào)碼是當(dāng)前鎖定區(qū)域內(nèi)的手機(jī)。市面?zhèn)纱a設(shè)備價(jià)格昂貴，不適合多臺(tái)部署，非集群的狀態(tài)下定位準(zhǔn)確度較低。

本文提出一種基于監(jiān)管區(qū)域手機(jī)的反向功率偵測(cè)定位方法和系統(tǒng)，用于識(shí)別各個(gè)管控區(qū)域中的手機(jī)位置，同時(shí)降低系統(tǒng)建設(shè)成本，對(duì)于無(wú)線信號(hào)的精準(zhǔn)定位功能擴(kuò)展，提供了可靠有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.2 技術(shù)論證

方法流程分析：一是服務(wù)器后臺(tái)服務(wù)端，服務(wù)端分為客戶后臺(tái)和協(xié)議接口。服務(wù)端接口通過(guò)Http協(xié)議接口方式將偵測(cè)設(shè)備、信號(hào)屏蔽設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備光纖連接；二是客戶后臺(tái)用于在線為用戶提供矢量構(gòu)建服務(wù)；三是服務(wù)端運(yùn)行在服務(wù)器上，賦予定位精準(zhǔn)定位算法，具有強(qiáng)大存儲(chǔ)能力和計(jì)算能力，主要為響應(yīng)矢量標(biāo)記存儲(chǔ)請(qǐng)求和自動(dòng)響應(yīng)完成定位流程。

本文部署多個(gè)功率檢測(cè)設(shè)備以區(qū)分要?jiǎng)澐值墓芸貐^(qū)域，對(duì)各個(gè)分區(qū)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)作為矢量標(biāo)記便于定位，并通過(guò)反向功率返回的信號(hào)設(shè)備位置和功率值來(lái)判斷手機(jī)所處的位置。由偵測(cè)設(shè)備上報(bào)偵測(cè)到的手機(jī)信息到后臺(tái)，后臺(tái)根據(jù)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初次篩選，拋棄掉異常數(shù)據(jù)后根據(jù)矢量庫(kù)對(duì)偵測(cè)設(shè)備下發(fā)尋呼手機(jī)的指令使手機(jī)產(chǎn)生上行管控，設(shè)備檢測(cè)到上行異常后，將告警和上行功率值通過(guò)接口轉(zhuǎn)發(fā)至平臺(tái)，最后由平臺(tái)根據(jù)算法對(duì)得到的功率值進(jìn)行計(jì)算得到手機(jī)所在的區(qū)域位置。方法流程如圖1所示。

圖1 基于手機(jī)屏蔽的反向功率偵測(cè)定位方法流程圖

1.3 流程分析圖

1.4 系統(tǒng)模塊圖（見(jiàn)圖2）

圖2 基于手機(jī)屏蔽的反向功率偵測(cè)定位系統(tǒng)模塊圖

1.5 性能參數(shù)

表1 手機(jī)定位搜索性能參數(shù)

1.6 功能要求

表2 手機(jī)定位搜索功能要求

2 手機(jī)信號(hào)屏蔽反向功率偵測(cè)定位算法

2.1 背景分析

現(xiàn)有的屏蔽技術(shù)多是由信號(hào)屏蔽設(shè)備通過(guò)白噪聲來(lái)干擾手機(jī)上下行來(lái)達(dá)到無(wú)法通話的效果，其結(jié)構(gòu)是在各個(gè)區(qū)域內(nèi)放置屏蔽設(shè)備，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接至總管理設(shè)備，并由管理設(shè)備來(lái)管理整個(gè)系統(tǒng)來(lái)達(dá)到屏蔽手機(jī)使用的目的[4]。但是這種方式無(wú)法幫助管理人員得知手機(jī)的具體信息，不利于開展手機(jī)清除的工作。偵測(cè)技術(shù)多是使手機(jī)駐留在偵碼設(shè)備上，其結(jié)構(gòu)是使用多臺(tái)或單臺(tái)偵碼設(shè)備部署，將偵測(cè)信號(hào)引入到偵測(cè)區(qū)域來(lái)得到手機(jī)信息[5]。但這種方式不能有效阻斷手機(jī)的正常使用，無(wú)法保證取得的號(hào)碼是當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的手機(jī)，也無(wú)法得到手機(jī)的位置信息，同時(shí)偵碼設(shè)備價(jià)格昂貴，不適合多臺(tái)部署。

本文使用軟件平臺(tái)將屏蔽和偵碼設(shè)備通過(guò)通信接口接入到同一網(wǎng)絡(luò)，在屏蔽和偵測(cè)的同時(shí)利用平臺(tái)下發(fā)指令到偵碼設(shè)備，由偵碼設(shè)備尋呼手機(jī)使其產(chǎn)生上行，并利用屏蔽遠(yuǎn)端設(shè)備檢測(cè)上行產(chǎn)生，最后將上行功率傳入平臺(tái)通過(guò)算法得出手機(jī)位置。

2.2 功能實(shí)現(xiàn)

手機(jī)信號(hào)屏蔽反向功率偵測(cè)定位算法，需要應(yīng)用軟件和系統(tǒng)硬件相結(jié)合。具體解決方案如下：

（1）開發(fā)應(yīng)用軟件和系統(tǒng)硬件之間的數(shù)據(jù)接口，使之處于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，可以自由傳輸數(shù)據(jù)。由應(yīng)用軟件來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)可以對(duì)偵碼設(shè)備下發(fā)指令，后期得到的數(shù)據(jù)結(jié)果也可以直接在軟件中展示。

（2）在管控區(qū)處于信號(hào)屏蔽狀態(tài)時(shí)開啟設(shè)定頻段偵測(cè)，并將得到的數(shù)據(jù)發(fā)送到平臺(tái)，平臺(tái)通過(guò)算法進(jìn)行篩選、尋呼和計(jì)算得到位置結(jié)果。

（3）接入管控平臺(tái)軟件使用TCP接口方式和偵碼設(shè)備連接，通過(guò)UDP接口方式和屏蔽遠(yuǎn)端連接，由偵碼設(shè)備上報(bào)偵測(cè)到的手機(jī)信息給平臺(tái)，平臺(tái)根據(jù)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初次的篩選，拋棄掉異常（未達(dá)到算法功率值或重復(fù)上報(bào)等）的手機(jī)號(hào)，之后平臺(tái)根據(jù)算法輸入項(xiàng)（設(shè)定的次數(shù)、間隔、等待時(shí)間等）對(duì)偵碼設(shè)備下發(fā)尋呼手機(jī)的指令，使手機(jī)產(chǎn)生上行，多個(gè)信號(hào)屏蔽遠(yuǎn)端檢測(cè)到上行異常后將告警和上行功率值通過(guò)接口轉(zhuǎn)發(fā)至平臺(tái)，平臺(tái)根據(jù)算法對(duì)得到的功率值進(jìn)行篩選均值、方差等計(jì)算得到手機(jī)所在的管控位置。

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

圖3 手機(jī)屏蔽反向功率偵測(cè)定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

2.4 系統(tǒng)流程圖（見(jiàn)圖4）

圖4 手機(jī)屏蔽反向功率偵測(cè)定位系統(tǒng)流程圖

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出手機(jī)屏蔽反向功率偵測(cè)定位算法，基于移動(dòng)通信原理與信號(hào)的定位方法。本文涉及的方法和系統(tǒng)包括信號(hào)屏蔽設(shè)備、偵測(cè)信號(hào)獲取設(shè)備、信號(hào)檢測(cè)設(shè)備，算法后臺(tái)服務(wù)器等，在部署完成后自主運(yùn)行，用戶只需遠(yuǎn)程登錄瀏覽器即可查看管控區(qū)域定位結(jié)果。偵測(cè)設(shè)備將獲取信號(hào)引入各個(gè)上行管控區(qū)域即可。既降低系統(tǒng)成本，也適用于各種大型的多種區(qū)域分割場(chǎng)景。在部署完成后也不需要人工操作可完全自動(dòng)運(yùn)行，可反向定位用戶坐標(biāo)，適用于多種復(fù)雜地形。例如中多棟連體建筑，多樓層信號(hào)傳播等造成的信號(hào)定位誤差，整套方法及系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)為使用場(chǎng)景動(dòng)線分析、室內(nèi)信號(hào)精準(zhǔn)定位等應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。