手機(jī)信號定位與搜索

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)的各項優(yōu)勢使得它成為網(wǎng)絡(luò)與電子探測技術(shù)結(jié)合的最佳途徑，這不僅拓展了移動通信的管控業(yè)務(wù)，也促進(jìn)了電子探測技術(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，同時通過反向功率檢測算法，來定位違規(guī)手機(jī)的具體位置，以此來達(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)的保密場所，不限于監(jiān)管區(qū)域、涉密考試、保密會議等。且涉及一種對手機(jī)在區(qū)域樓層室內(nèi)的信號偵測定位方法及系統(tǒng)。

1 基于手機(jī)屏蔽的反向功率偵測定位方法和系統(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)信號定位差異[2]。通過國際移動用戶識別碼（International Mobile Subscriber Identification Number，IMSI）、時間、區(qū)域信號測量報告以及反向功率檢測結(jié)合，可對手機(jī)進(jìn)行定位。現(xiàn)有的偵測技術(shù)多是讓手機(jī)吸附駐留在偵碼設(shè)備上，其結(jié)構(gòu)是用多臺或單臺偵碼設(shè)備蜂窩狀部署，將偵測信號引入對應(yīng)的偵測區(qū)域來獲取手機(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)會經(jīng)過判別后重新接入運營商的網(wǎng)絡(luò)。此手段還存在偵測信號的周邊泄漏，對管控區(qū)外信號影響較大，同時也無法保證獲取的號碼是當(dāng)前鎖定區(qū)域內(nèi)的手機(jī)。市面?zhèn)纱a設(shè)備價格昂貴，不適合多臺部署，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)的反向功率偵測定位方法和系統(tǒng)，用于識別各個管控區(qū)域中的手機(jī)位置，同時降低系統(tǒng)建設(shè)成本，對于無線信號的精準(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)器后臺服務(wù)端，服務(wù)端分為客戶后臺和協(xié)議接口。服務(wù)端接口通過Http協(xié)議接口方式將偵測設(shè)備、信號屏蔽設(shè)備和檢測設(shè)備光纖連接；二是客戶后臺用于在線為用戶提供矢量構(gòu)建服務(wù)；三是服務(wù)端運行在服務(wù)器上，賦予定位精準(zhǔn)定位算法，具有強(qiáng)大存儲能力和計算能力，主要為響應(yīng)矢量標(biāo)記存儲請求和自動響應(yīng)完成定位流程。

本文部署多個功率檢測設(shè)備以區(qū)分要劃分的管控區(qū)域，對各個分區(qū)進(jìn)行信號檢測作為矢量標(biāo)記便于定位，并通過反向功率返回的信號設(shè)備位置和功率值來判斷手機(jī)所處的位置。由偵測設(shè)備上報偵測到的手機(jī)信息到后臺，后臺根據(jù)算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行初次篩選，拋棄掉異常數(shù)據(jù)后根據(jù)矢量庫對偵測設(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)備檢測到上行異常后，將告警和上行功率值通過接口轉(zhuǎn)發(fā)至平臺，最后由平臺根據(jù)算法對得到的功率值進(jìn)行計算得到手機(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定位方法流程圖

1.3 流程分析圖

1.4 系統(tǒng)模塊圖（見圖2）

圖2 基于手機(jī)屏蔽的反向功率偵測定位系統(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)信號屏蔽反向功率偵測定位算法

2.1 背景分析

現(xiàn)有的屏蔽技術(shù)多是由信號屏蔽設(shè)備通過白噪聲來干擾手機(jī)上下行來達(dá)到無法通話的效果，其結(jié)構(gòu)是在各個區(qū)域內(nèi)放置屏蔽設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)連接至總管理設(shè)備，并由管理設(shè)備來管理整個系統(tǒng)來達(dá)到屏蔽手機(jī)使用的目的[4]。但是這種方式無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)是使用多臺或單臺偵碼設(shè)備部署，將偵測信號引入到偵測區(qū)域來得到手機(jī)信息[5]。但這種方式不能有效阻斷手機(jī)的正常使用，無法保證取得的號碼是當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的手機(jī)，也無法得到手機(jī)的位置信息，同時偵碼設(shè)備價格昂貴，不適合多臺部署。

本文使用軟件平臺將屏蔽和偵碼設(shè)備通過通信接口接入到同一網(wǎng)絡(luò)，在屏蔽和偵測的同時利用平臺下發(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)備檢測上行產(chǎn)生，最后將上行功率傳入平臺通過算法得出手機(jī)位置。

2.2 功能實現(xiàn)

手機(jī)信號屏蔽反向功率偵測定位算法，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，使之處于同一個網(wǎng)絡(luò)中，可以自由傳輸數(shù)據(jù)。由應(yīng)用軟件來控制整個系統(tǒng)可以對偵碼設(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)處于信號屏蔽狀態(tài)時開啟設(shè)定頻段偵測，并將得到的數(shù)據(jù)發(fā)送到平臺，平臺通過算法進(jìn)行篩選、尋呼和計算得到位置結(jié)果。

（3）接入管控平臺軟件使用TCP接口方式和偵碼設(shè)備連接，通過UDP接口方式和屏蔽遠(yuǎn)端連接，由偵碼設(shè)備上報偵測到的手機(jī)信息給平臺，平臺根據(jù)算法對數(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)上報等）的手機(jī)號，之后平臺根據(jù)算法輸入項（設(shè)定的次數(shù)、間隔、等待時間等）對偵碼設(shè)備下發(fā)尋呼手機(jī)的指令，使手機(jī)產(chǎn)生上行，多個信號屏蔽遠(yuǎn)端檢測到上行異常后將告警和上行功率值通過接口轉(zhuǎn)發(fā)至平臺，平臺根據(jù)算法對得到的功率值進(jìn)行篩選均值、方差等計算得到手機(jī)所在的管控位置。

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

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

2.4 系統(tǒng)流程圖（見圖4）

圖4 手機(jī)屏蔽反向功率偵測定位系統(tǒng)流程圖

3 結(jié)束語

本文提出手機(jī)屏蔽反向功率偵測定位算法，基于移動通信原理與信號的定位方法。本文涉及的方法和系統(tǒng)包括信號屏蔽設(shè)備、偵測信號獲取設(shè)備、信號檢測設(shè)備，算法后臺服務(wù)器等，在部署完成后自主運行，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。偵測設(shè)備將獲取信號引入各個上行管控區(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)域分割場景。在部署完成后也不需要人工操作可完全自動運行，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，多樓層信號傳播等造成的信號定位誤差，整套方法及系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)為使用場景動線分析、室內(nèi)信號精準(zhǔn)定位等應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。