基于基站的移動終端定位的研究及應用

王德廣，郭陽

基于基站的移動終端定位的研究及應用

王德廣，郭陽

隨著移動終端、3G網絡的快速發展與結合，公眾對于獲取位置信息的需求迅速增長。基于基站的定位系統的發展是非常有必要的。針對移動網絡原理、Android技術進行研究后，提出通過定位軟件獲取GSM網絡中移動終端用戶的位置信息，在服務器端對數據保存及處理，最后在電子地圖的支持下，為用戶提供一種定位服務。經過測試，這種定位服務不僅能給普通群體提供定位和軌跡查詢服務，更能免費為老人、孩子等弱勢群體的人身安全提供保障。

移動終端；基站；移動網絡；電子地圖；定位服務

0 引言

由于智能終端的廣泛普及，WiFi[1]的全面覆蓋及3G網絡[2]的快速發展，移動通訊與互聯網緊密地聯系在一起。不僅如此，人們也希望將定位系統融入自己的生活。移動定位系統實質上是由移動通信網絡和衛星定位系統結合在一起提供的一種業務，通過一組定位技術獲得移動端的位置信息，提供給移動用戶或他人。定位系統不僅可以用于軍事和緊急救援，也能用于和人們息息相關的娛樂、社交、會議、學習、旅游等方面。在移動通信網絡定位中，由于通過運營商來獲取用戶的位置坐標要收取大量費用且無法實時提供位置信息，這樣定位功能很難普及。在本文研究中，通過在移動端編寫獲取位置坐標信息的程序，將坐標信息發送至專用服務器上，避免了移動運營商的收費及權限問題。該定位系統用于安全方面，主要是通過定位系統來獲取兒童、老人的具體位置，來保護這些弱勢群體的安全。

移動定位系統包括移動通信網絡和衛星定位系統。衛星定位系統[3]簡稱GPS，是一個中距離圓型軌道衛星導航系統。在國外，常見的手機定位方式一般是使用GPS模塊，其定位精度取決于很多方面，比如來自于GPS系統的衛星種差及軌道差等因素，一般輔以模塊內部的RTC[4]。它可以為地球表面絕大部分地區提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。它的優點是全球地面連續覆蓋、功能多、精度高、實時定位速率高、抗干擾能力強。但是GPS也有不足之處，它在室內無信號，因為衛星信號受遮擋衰退嚴重。在移動互聯終端方面，有的手機并不支持GPS定位系統[5]。

由于GPS定位系統具有以上的不足，基于手機基站的定位系統的發展是必不可少的。手機基站定位服務又叫做移動位置服務，它是通過電信移動運營商的網絡（如GSM網絡[6]）獲取移動終端用戶的位置信息（經緯度坐標）[7]。它的優點是突破室內信號不好，用戶需求等多方因素，能為移動端提供更好的定位信息。但是手機基站定位服務一般是由運營商提供，個人想要這項服務花費巨大，且不能實時查詢位置坐標。

1 GSM移動通信原理

GSM網絡是第二代移動通信系統，它采用蜂窩無線組網方式[8]，主要由無線部分和交換部分組成，在終端和網絡設備間通過無線通道連接起來，進而實現用戶在活動中的相互通信。基站子系統獲取移動臺信號，通過中繼線網絡傳送給本地交換機，它對GSM移動用戶之間通信和GSM移動用戶與其他通信網用戶之間地通信起到管理作用。如圖1所示：

圖1 移動定位原理圖

2 系統設計

2.1 系統架構

本文設計基于移動定位原理圖，但要避開運營商的權限及收費，所以采用下圖架構。如圖2所示：

圖2 系統架構圖

（1）在手機客戶端中安裝編寫的定位軟件來獲取運營商基站中保存的手機位置信息。

（2）將已獲取的位置信息首先保存到SD卡上，然后發送至服務器端中的WEB端。

（3）將位置信息保存至數據庫服務器。

（4）已獲取的定位信息與地圖庫中的地圖進行匹配，獲取用戶路徑信息。

（5）通過手機客戶端或用WEB方式將信息顯示出來。

2.2 功能模塊

本系統有5個功能模塊，分別如下：

（1）定位模塊：編寫定位軟件并安裝在被監控手機中，這個定位軟件可以獲取用戶實時的位置信息。

（2）通信模塊：通過Socket編程[9]將獲取的位置信息發送到服務器端。

（3）數據處理模塊：將移動終端發送過來的位置信息，保存到數據庫中（本文使用MySQL），存儲用戶坐標等相關信息。主要定位信息如表1所示：

表1 主要定位信息

（4）數據與地圖匹配模塊：將用戶的位置信息與第三方地圖進行匹配，得出用戶行為軌跡。

（5）查詢軟件模塊:將得到的用戶行為軌跡用手機客戶端軟件或用WEB方式實時顯示出來。

3 系統實現

3.1 Android介紹

Android是一個以Linux為基礎的半開源操作系統，它主要由5部分組成：應用程序層、應用程序框架、函數庫、Android Run Time、Linux內核。在本文中，主要利用Android的應用程序層進行編程[10]。

3.2 主要技術

（1）獲取Android手機的訪問權限。在本文中需要請求以下兩個權限。①ACCESS_COARSE_LOCATION，當前設備接收到基站的服務信號后，才可獲得位置信息。②READ_PHONE_STATE，允許應用程序讀取電話狀態的權限。

（2）在程序中使用Telephony類的getXxx()方法獲取位置信息。如表2所示：

表2 獲取位置信息的方法

4.測 試

4.1 定位軟件獲取的數據信息

在手機上運行編寫的定位軟件，獲取的數據信息如圖3所示：

圖3 已獲取的定位信息

4.2 WEB方式的信息查詢

（1）進入登錄界面，這個界面需要用戶輸入用戶名、手機號、密碼及獲得隨機驗證碼。如圖4所示：

圖4 登錄界面

（2）登錄正確后，進入網頁查看用戶的數據，也可以通過高級搜索查詢定位信息。如圖5所示：

圖5 手機定位查詢信息

（3）谷歌地圖顯示，查看用戶的具體路徑。Android提供了Google Map[11]的服務，首先獲取Map API Key,其次根據位置信息在Google Map上定位。如表3所示：

表3 位置信息定位的步驟

最后將位置信息在地圖上顯示出來。如表4所示：

表4 位置信息顯示的步驟

通過以上這些步驟，我們可以將獲取的位置信息在地圖上定位到指定的位置。

5 總結

本文通過在Android平臺上的研究實現了基于基站的定位信息的獲取，定位信息通過谷歌地圖實現了

動態的定位效果，更能直觀地將地理位置信息通過手機客戶端或用WEB方式顯示出來。該定位系統具

有保證經緯度、避免和運營商的糾紛、實時監控等特點。用戶可以在移動終端上享受到更快、更便捷的定位服務,定位系統具有廣闊的發展前景，隨著低成本、安全性提升，定位服務不僅具有良好的應用和推廣價值，而且對老人、兒童等弱勢群體有良好的社會效益。

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Based on the Research and Application of Mobile Terminal Positioning of the Base Station

Wang Deguang, Guo Yang
（Department of Software , Dalian Jiaotong University, Dalian 116052, China）

With the rapid development of mobile terminals combined, 3G networks, the demand of public accessing to the location information grows rapidly. Based on the development of base station positioning system is very necessary. For mobile network theory, Android technology after study proposed to obtain location information GSM mobile network by the end-user positioning software, the data store on the server side. At last, in support of the electronic map, it provides users with a location service. After testing, the location-based services not only give the general population to provide positioning and trajectory tracking, but also provide better protection for personal safety free the elderly, children and other vulnerable group.

Mobile Terminals; Base Station; Mobile Network; Electronic Map; Location Service

TP393.03

A

2014.07.20）

計算機犯罪取證中基于日志的證據挖掘算法研究（遼寧省教育廳 LN2012163）

王德廣（1968-），男，遼寧大連人，大連交通大學，軟件學院，副教授，碩士，研究方向：信息安全、數據庫優化，大連，116052

郭 陽（1990-），男，甘肅張掖人，大連交通大學，軟件學院，碩士研究生，研究方向：信息安全，大連，116052

1007-757X(2014)08-0018-03