手机信号定位与搜索

王 勇，赖家城，杨立伟，张 琦

（1.三维通信股份有限公司，浙江 杭州 310053；2.中国农业大学信息与电气工程学院，北京 100083）

0 引言

移动通信终端智能化普及使得手机在便携电子设备的领域广泛应用，手机的各项优势使得它成为网络与电子探测技术结合的最佳途径，这不仅拓展了移动通信的管控业务，也促进了电子探测技术的网络化、远程化和超智能化发展[1]。本文提出的定位技术属于一种安全管控技术，在屏蔽手机正常使用的情况下，同时通过反向功率检测算法，来定位违规手机的具体位置，以此来达到清除、查找安全隐患的目的，系统设备可适用在不允许携带手机的保密场所，不限于监管区域、涉密考试、保密会议等。且涉及一种对手机在区域楼层室内的信号侦测定位方法及系统。

1 基于手机屏蔽的反向功率侦测定位方法和系统

1.1 背景分析

监管区域的手机定位，对于管控区域信息的安全管控有着重大意义，由于建筑结构的不同可能存在巨大的网络信号定位差异[2]。通过国际移动用户识别码（International Mobile Subscriber Identification Number，IMSI）、时间、区域信号测量报告以及反向功率检测结合，可对手机进行定位。现有的侦测技术多是让手机吸附驻留在侦码设备上，其结构是用多台或单台侦码设备蜂窝状部署，将侦测信号引入对应的侦测区域来获取手机信息，最后将手机信息呈给用户[3]。

当前的手机抗干扰、防吸附学习能力强，不能有效获取手机信息，手机会经过判别后重新接入运营商的网络。此手段还存在侦测信号的周边泄漏，对管控区外信号影响较大，同时也无法保证获取的号码是当前锁定区域内的手机。市面侦码设备价格昂贵，不适合多台部署，非集群的状态下定位准确度较低。

本文提出一种基于监管区域手机的反向功率侦测定位方法和系统，用于识别各个管控区域中的手机位置，同时降低系统建设成本，对于无线信号的精准定位功能扩展，提供了可靠有效的基础数据。

1.2 技术论证

方法流程分析：一是服务器后台服务端，服务端分为客户后台和协议接口。服务端接口通过Http协议接口方式将侦测设备、信号屏蔽设备和检测设备光纤连接；二是客户后台用于在线为用户提供矢量构建服务；三是服务端运行在服务器上，赋予定位精准定位算法，具有强大存储能力和计算能力，主要为响应矢量标记存储请求和自动响应完成定位流程。

本文部署多个功率检测设备以区分要划分的管控区域，对各个分区进行信号检测作为矢量标记便于定位，并通过反向功率返回的信号设备位置和功率值来判断手机所处的位置。由侦测设备上报侦测到的手机信息到后台，后台根据算法对数据进行初次筛选，抛弃掉异常数据后根据矢量库对侦测设备下发寻呼手机的指令使手机产生上行管控，设备检测到上行异常后，将告警和上行功率值通过接口转发至平台，最后由平台根据算法对得到的功率值进行计算得到手机所在的区域位置。方法流程如图1所示。

图1 基于手机屏蔽的反向功率侦测定位方法流程图

1.3 流程分析图

1.4 系统模块图（见图2）

图2 基于手机屏蔽的反向功率侦测定位系统模块图

1.5 性能参数

表1 手机定位搜索性能参数

1.6 功能要求

表2 手机定位搜索功能要求

2 手机信号屏蔽反向功率侦测定位算法

2.1 背景分析

现有的屏蔽技术多是由信号屏蔽设备通过白噪声来干扰手机上下行来达到无法通话的效果，其结构是在各个区域内放置屏蔽设备，通过网络连接至总管理设备，并由管理设备来管理整个系统来达到屏蔽手机使用的目的[4]。但是这种方式无法帮助管理人员得知手机的具体信息，不利于开展手机清除的工作。侦测技术多是使手机驻留在侦码设备上，其结构是使用多台或单台侦码设备部署，将侦测信号引入到侦测区域来得到手机信息[5]。但这种方式不能有效阻断手机的正常使用，无法保证取得的号码是当前区域内的手机，也无法得到手机的位置信息，同时侦码设备价格昂贵，不适合多台部署。

本文使用软件平台将屏蔽和侦码设备通过通信接口接入到同一网络，在屏蔽和侦测的同时利用平台下发指令到侦码设备，由侦码设备寻呼手机使其产生上行，并利用屏蔽远端设备检测上行产生，最后将上行功率传入平台通过算法得出手机位置。

2.2 功能实现

手机信号屏蔽反向功率侦测定位算法，需要应用软件和系统硬件相结合。具体解决方案如下：

（1）开发应用软件和系统硬件之间的数据接口，使之处于同一个网络中，可以自由传输数据。由应用软件来控制整个系统可以对侦码设备下发指令，后期得到的数据结果也可以直接在软件中展示。

（2）在管控区处于信号屏蔽状态时开启设定频段侦测，并将得到的数据发送到平台，平台通过算法进行筛选、寻呼和计算得到位置结果。

（3）接入管控平台软件使用TCP接口方式和侦码设备连接，通过UDP接口方式和屏蔽远端连接，由侦码设备上报侦测到的手机信息给平台，平台根据算法对数据进行初次的筛选，抛弃掉异常（未达到算法功率值或重复上报等）的手机号，之后平台根据算法输入项（设定的次数、间隔、等待时间等）对侦码设备下发寻呼手机的指令，使手机产生上行，多个信号屏蔽远端检测到上行异常后将告警和上行功率值通过接口转发至平台，平台根据算法对得到的功率值进行筛选均值、方差等计算得到手机所在的管控位置。

2.3 系统网络图

图3 手机屏蔽反向功率侦测定位系统网络图

2.4 系统流程图（见图4）

图4 手机屏蔽反向功率侦测定位系统流程图

3 结束语

本文提出手机屏蔽反向功率侦测定位算法，基于移动通信原理与信号的定位方法。本文涉及的方法和系统包括信号屏蔽设备、侦测信号获取设备、信号检测设备，算法后台服务器等，在部署完成后自主运行，用户只需远程登录浏览器即可查看管控区域定位结果。侦测设备将获取信号引入各个上行管控区域即可。既降低系统成本，也适用于各种大型的多种区域分割场景。在部署完成后也不需要人工操作可完全自动运行，可反向定位用户坐标，适用于多种复杂地形。例如中多栋连体建筑，多楼层信号传播等造成的信号定位误差，整套方法及系统提供的数据为使用场景动线分析、室内信号精准定位等应用提供基础数据。