基于基站的移动终端定位的研究及应用

王德广，郭阳

基于基站的移动终端定位的研究及应用

王德广，郭阳

随着移动终端、3G网络的快速发展与结合，公众对于获取位置信息的需求迅速增长。基于基站的定位系统的发展是非常有必要的。针对移动网络原理、Android技术进行研究后，提出通过定位软件获取GSM网络中移动终端用户的位置信息，在服务器端对数据保存及处理，最后在电子地图的支持下，为用户提供一种定位服务。经过测试，这种定位服务不仅能给普通群体提供定位和轨迹查询服务，更能免费为老人、孩子等弱势群体的人身安全提供保障。

移动终端；基站；移动网络；电子地图；定位服务

0 引言

由于智能终端的广泛普及，WiFi[1]的全面覆盖及3G网络[2]的快速发展，移动通讯与互联网紧密地联系在一起。不仅如此，人们也希望将定位系统融入自己的生活。移动定位系统实质上是由移动通信网络和卫星定位系统结合在一起提供的一种业务，通过一组定位技术获得移动端的位置信息，提供给移动用户或他人。定位系统不仅可以用于军事和紧急救援，也能用于和人们息息相关的娱乐、社交、会议、学习、旅游等方面。在移动通信网络定位中，由于通过运营商来获取用户的位置坐标要收取大量费用且无法实时提供位置信息，这样定位功能很难普及。在本文研究中，通过在移动端编写获取位置坐标信息的程序，将坐标信息发送至专用服务器上，避免了移动运营商的收费及权限问题。该定位系统用于安全方面，主要是通过定位系统来获取儿童、老人的具体位置，来保护这些弱势群体的安全。

移动定位系统包括移动通信网络和卫星定位系统。卫星定位系统[3]简称GPS，是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。在国外，常见的手机定位方式一般是使用GPS模块，其定位精度取决于很多方面，比如来自于GPS系统的卫星种差及轨道差等因素，一般辅以模块内部的RTC[4]。它可以为地球表面绝大部分地区提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。它的优点是全球地面连续覆盖、功能多、精度高、实时定位速率高、抗干扰能力强。但是GPS也有不足之处，它在室内无信号，因为卫星信号受遮挡衰退严重。在移动互联终端方面，有的手机并不支持GPS定位系统[5]。

由于GPS定位系统具有以上的不足，基于手机基站的定位系统的发展是必不可少的。手机基站定位服务又叫做移动位置服务，它是通过电信移动运营商的网络（如GSM网络[6]）获取移动终端用户的位置信息（经纬度坐标）[7]。它的优点是突破室内信号不好，用户需求等多方因素，能为移动端提供更好的定位信息。但是手机基站定位服务一般是由运营商提供，个人想要这项服务花费巨大，且不能实时查询位置坐标。

1 GSM移动通信原理

GSM网络是第二代移动通信系统，它采用蜂窝无线组网方式[8]，主要由无线部分和交换部分组成，在终端和网络设备间通过无线通道连接起来，进而实现用户在活动中的相互通信。基站子系统获取移动台信号，通过中继线网络传送给本地交换机，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其他通信网用户之间地通信起到管理作用。如图1所示：

图1 移动定位原理图

2 系统设计

2.1 系统架构

本文设计基于移动定位原理图，但要避开运营商的权限及收费，所以采用下图架构。如图2所示：

图2 系统架构图

（1）在手机客户端中安装编写的定位软件来获取运营商基站中保存的手机位置信息。

（2）将已获取的位置信息首先保存到SD卡上，然后发送至服务器端中的WEB端。

（3）将位置信息保存至数据库服务器。

（4）已获取的定位信息与地图库中的地图进行匹配，获取用户路径信息。

（5）通过手机客户端或用WEB方式将信息显示出来。

2.2 功能模块

本系统有5个功能模块，分别如下：

（1）定位模块：编写定位软件并安装在被监控手机中，这个定位软件可以获取用户实时的位置信息。

（2）通信模块：通过Socket编程[9]将获取的位置信息发送到服务器端。

（3）数据处理模块：将移动终端发送过来的位置信息，保存到数据库中（本文使用MySQL），存储用户坐标等相关信息。主要定位信息如表1所示：

表1 主要定位信息

（4）数据与地图匹配模块：将用户的位置信息与第三方地图进行匹配，得出用户行为轨迹。

（5）查询软件模块:将得到的用户行为轨迹用手机客户端软件或用WEB方式实时显示出来。

3 系统实现

3.1 Android介绍

Android是一个以Linux为基础的半开源操作系统，它主要由5部分组成：应用程序层、应用程序框架、函数库、Android Run Time、Linux内核。在本文中，主要利用Android的应用程序层进行编程[10]。

3.2 主要技术

（1）获取Android手机的访问权限。在本文中需要请求以下两个权限。①ACCESS_COARSE_LOCATION，当前设备接收到基站的服务信号后，才可获得位置信息。②READ_PHONE_STATE，允许应用程序读取电话状态的权限。

（2）在程序中使用Telephony类的getXxx()方法获取位置信息。如表2所示：

表2 获取位置信息的方法

4.测 试

4.1 定位软件获取的数据信息

在手机上运行编写的定位软件，获取的数据信息如图3所示：

图3 已获取的定位信息

4.2 WEB方式的信息查询

（1）进入登录界面，这个界面需要用户输入用户名、手机号、密码及获得随机验证码。如图4所示：

图4 登录界面

（2）登录正确后，进入网页查看用户的数据，也可以通过高级搜索查询定位信息。如图5所示：

图5 手机定位查询信息

（3）谷歌地图显示，查看用户的具体路径。Android提供了Google Map[11]的服务，首先获取Map API Key,其次根据位置信息在Google Map上定位。如表3所示：

表3 位置信息定位的步骤

最后将位置信息在地图上显示出来。如表4所示：

表4 位置信息显示的步骤

通过以上这些步骤，我们可以将获取的位置信息在地图上定位到指定的位置。

5 总结

本文通过在Android平台上的研究实现了基于基站的定位信息的获取，定位信息通过谷歌地图实现了

动态的定位效果，更能直观地将地理位置信息通过手机客户端或用WEB方式显示出来。该定位系统具

有保证经纬度、避免和运营商的纠纷、实时监控等特点。用户可以在移动终端上享受到更快、更便捷的定位服务,定位系统具有广阔的发展前景，随着低成本、安全性提升，定位服务不仅具有良好的应用和推广价值，而且对老人、儿童等弱势群体有良好的社会效益。

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[11] WASIM A, et al. A Google Map Based Social Network (GMBSN) for Exploring Information about a Specific Territory[J].Journal of Software Engineering and Applications,2013,06(07):343-348.

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）

计算机犯罪取证中基于日志的证据挖掘算法研究（辽宁省教育厅 LN2012163）

王德广（1968-），男，辽宁大连人，大连交通大学，软件学院，副教授，硕士，研究方向：信息安全、数据库优化，大连，116052

郭 阳（1990-），男，甘肃张掖人，大连交通大学，软件学院，硕士研究生，研究方向：信息安全，大连，116052

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