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在便攜電子設(shè)備的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，手機的各項優(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)，也促進了電子探測技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化、遠程化和超智能化發(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)手機的具體位置，以此來達到清除、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，可對手機進行定位?，F(xiàn)有的偵測技術(shù)多是讓手機吸附駐留在偵碼設(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)域來獲取手機信息，最后將手機信息呈給用戶[3]。

當(dāng)前的手機抗干擾、防吸附學(xué)習(xí)能力強，不能有效獲取手機信息，手機會經(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。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所處的位置。由偵測設(shè)備上報偵測到的手機信息到后臺，后臺根據(jù)算法對數(shù)據(jù)進行初次篩選，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)尋呼手機的指令使手機產(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行計算得到手機所在的區(qū)域位置。方法流程如圖1所示。

圖1 基于手機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 手機定位搜索性能參數(shù)

1.6 功能要求

表2 手機定位搜索功能要求

2 手機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上下行來達到無法通話的效果，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)來達到屏蔽手機使用的目的[4]。但是這種方式無法幫助管理人員得知手機的具體信息，不利于開展手機清除的工作。偵測技術(shù)多是使手機駐留在偵碼設(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)域來得到手機信息[5]。但這種方式不能有效阻斷手機的正常使用，無法保證取得的號碼是當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的手機，也無法得到手機的位置信息，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)備尋呼手機使其產(chǎn)生上行，并利用屏蔽遠端設(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位置。

2.2 功能實現(xiàn)

手機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接口方式和屏蔽遠端連接，由偵碼設(shè)備上報偵測到的手機信息給平臺，平臺根據(jù)算法對數(shù)據(jù)進行初次的篩選，拋棄掉異常（未達到算法功率值或重復(fù)上報等）的手機號，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)尋呼手機的指令，使手機產(chǎn)生上行，多個信號屏蔽遠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行篩選均值、方差等計算得到手機所在的管控位置。

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

圖3 手機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)。