close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12646

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 12646
(13) C1
(19)
G 01S 3/02
СИСТЕМА И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ
МОБИЛЬНОГО АБОНЕНТА СОТОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ
(21) Номер заявки: a 20070386
(22) 2007.04.11
(43) 2008.12.30
(71) Заявитель: Производственное частное унитарное предприятие "Белтрансспутник" (BY)
(72) Автор: Дедунович Михаил Алексеевич (BY)
(73) Патентообладатель: Производственное
частное унитарное предприятие "Белтрансспутник" (BY)
(56) RU 2107925 C1, 1998.
RU 2248669 C2, 2005.
RU 2183021 C1, 2002.
RU 2157548 C1, 2000.
US 2004169603 A1, 2004.
CA 2195591 A1, 1997.
WO 2004/074863 A1.
BY 12646 C1 2009.12.30
(57)
1. Система определения местоположения мобильного абонента сотовой сети связи для
определения местоположения мобильного абонентского устройства, осуществляющего периодический обмен сигналами по прямому и обратному каналам управления с базовыми
BY 12646 C1 2009.12.30
станциями, содержащая находящееся в сети абонентское устройство, подсистему базовых
станций сотовой сети связи, содержащую, по меньшей мере, базовые станции с антеннами
и контроллеры базовых станций, подсистему сети и коммутации сотовой сети связи, содержащую, по меньшей мере, центральный коммутатор и регистры абонентов, подсистему
управления и поддержки сотовой сети связи, отличающаяся тем, что содержит модуль
хранения информации о местоположении базовых станций с их сетевыми номерами, местоположением и пространственной конфигурацией диаграмм направленности их антенн,
уровнями излучаемой мощности, вычислительную подсистему определения местоположения абонентского устройства, соединенную с модулем хранения информации о местоположении базовых станций, средство сбора и передачи информации из абонентского
устройства в подсистему сети и коммутации сотовой сети связи и вычислительную подсистему определения местоположения абонентского устройства, канал связи между вычислительной подсистемой определения местоположения абонентского устройства и
подсистемами сети и коммутации и базовых станций, геоинформационную подсистему,
связанную с вычислительной подсистемой определения местоположения абонентского
устройства, с информацией о местности, на которой функционирует сотовая сеть, различных объектах, расположенных на этой местности, и архивом хранения данных о местоположении абонентского устройства, картографической информацией, коммуникационную
подсистему, соединенную с геоинформационной подсистемой и вычислительной подсистемой определения местоположения абонентского устройства для реализации возможности доступа пользователей к информации и возможностям геоинформационной подсистемы, а также к возможностям системы определения местоположения мобильного
абонента в целом, причем с коммуникационной подсистемой соединены абонентское устройство и подсистема сети и коммутации сотовой сети связи.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что абонентское устройство выполнено в виде
мобильного телефона или модема с подключенной к нему и активизированной идентификационной картой.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что геоинформационная подсистема содержит
электронную векторную карту, электронную картографическую базу данных, графы путей
сообщения, растровые схемы, карты, фотоснимки или иные растровые изображения, а
также базу данных находящихся на местности функционирования сотовой сети объектов,
причем карты, графы, схемы, фотоснимки и объекты на местности привязаны к системе
абсолютных или относительных координат для обеспечения соотнесения с ними вычисленного местоположения абонентского устройства, средство планирования и оптимизации
маршрута.
4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит архив хранения данных о местоположении абонентского устройства, его перемещении, скорости перемещения, входавыхода из определенных районов, его идентификации, средство обеспечения абонентам
на удаленных позициях доступа в указанный архив хранения данных о местоположении, в
том числе с разделением по правам и уровням доступа.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что вычислительная подсистема определения
местоположения абонентского устройства, геоинформационная и коммуникационная подсистемы реализованы на автоматизированных рабочих местах на базе одного или нескольких персональных компьютеров.
6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит средство предоставления информации пользователям с помощью электронной векторной и растровой карт, в том числе размещенной в сети Интернет, средства доступа из сети Интернет, средство рассылки
информации пользователям.
7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит подсистему синхронизации процессов в элементах всей сети определения местоположения абонентских устройств сотовой сети связи.
2
BY 12646 C1 2009.12.30
8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что архив хранения данных о местоположении
абонентских устройств интегрирован в геоинформационную подсистему, в вычислительную подсистему определения местоположения абонентских устройств, в подсистему сети
и коммутации сотовой сети, в коммуникационную подсистему.
9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит средства диагностики включения-выключения абонентского устройства, определения его скорости перемещения в пространстве и передачи этой информации потребителям.
10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что подсистема синхронизации выполнена с
использованием сигналов спутниковых навигационных систем, например GPS, Глонасс,
Galileo.
11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит средство анализа заданного
минимального интервала времени, соединенное с подсистемой сети и коммутации, а также с архивом данных о местоположении абонентских устройств.
12. Система по п. 1, отличающаяся тем, что архив хранения данных о местоположении абонентского устройства выполнен с возможностью его формирования как по запросам пользователя, так и автоматически по расписанию, а также в каждом случае, когда
возникает возможность определить местоположение абонентского устройства при поступлении на вычислительную подсистему определения местоположения абонентского устройства необходимых для расчета параметров.
13. Система по п. 1, отличающаяся тем, что абонентское устройство выполнено с
возможностью выступать также в качестве пользователя системы определения местоположения мобильного абонента сотовой сети связи в случае наличия права доступа к информации о другом абонентском устройстве или о своем собственном местоположении и
состоянии, при этом абонентское устройство соединено с коммуникационной подсистемой и каналами связи с подсистемой базовых станций, к которой подключены и другие
абонентские устройства с правом получения такой информации.
14. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит средство обеспечения определения местоположения абонентского устройства при звонке с этого абонентского устройства на определенные номера телефонов, а также средство передачи этих данных заранее
определенным потребителям информации.
15. Система по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью использования управляющего программного обеспечения, содержащего совокупность процедур и
команд, выполняемых абонентским устройством для приема и фильтрации запросов на
местоположение, и управляющих команд для измерения абонентским устройством заданных параметров, определения его состояния и извлечения из памяти имеющихся в нем
данных, например номеров базовых станций и уровней мощностей сигналов, принимаемых от этих базовых станций, индексов коррекции, текущего времени, времени последнего определения индекса дальности, хранения заданных данных, формирования и передачи
группы данных для расчета местоположения на другое абонентское устройство или на заданный сетевой адрес, инициируемых регулярным образом автоматически самим абонентским устройством либо выполняемых абонентским устройством при поступлении на
него определенных сигналов, при этом это программное обеспечение содержится на идентификационной карте, подключенной к абонентскому устройству, или в его памяти, или
на подключенных непосредственно к абонентскому устройству микроконтроллерах, блоках памяти, или на подключенном к нему внешнем вычислительном устройстве, в частности выполненном на базе персонального компьютера.
16. Система по п. 1, отличающаяся тем, что коммуникационная и вычислительная
подсистемы определения местоположения абонентского устройства соединены с абонентским устройством, местоположение и состояние которого необходимо определять.
17. Система по п. 1, отличающаяся тем, что коммуникационная подсистема содержит
интерфейс взаимодействия вычислительной подсистемы определения местоположения
3
BY 12646 C1 2009.12.30
абонентского устройства с абонентским устройством для их непосредственного соединения, а также содержит средство фильтрации, сбора, обработки, преобразования и пересылки информации, получаемой от абонентского устройства через сеть Интернет для
дальнейшего ее анализа.
18. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит средство допуска в качестве
пользователя системы определения местоположения мобильного абонента сотовой сети
связи другого абонентского устройства, вне зависимости от сетевой принадлежности.
19. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит средство определения местоположения абонентского устройства и его состояния в момент использования абонентским устройством тонального канала связи, в частности, в процессе пакетной передачи
информации и голосового соединения.
20. Способ определения местоположения абонентского устройства сотовой сети связи путем периодической передачи сигналов по одному из каналов заданного набора обратных каналов управления, отличающийся тем, что определяют местоположение
абонентского устройства по местоположению одной или нескольких базовых станций,
сигналы от которых принимает абонентское устройство в момент времени или в течение
краткого периода времени, используют подсистему синхронизации процессов, уточняют
зону неопределенности местоположения абонентского устройства, для чего анализируют
уровни мощности принимаемых абонентским устройством сигналов от базовых станций,
индексы коррекции, в том числе от разных базовых станций до одного абонентского
устройства, измеренные в момент времени или краткий промежуток времени, пространственную конфигурацию диаграмм направленности антенн базовых станций, последовательно или одновременно соотносят и анализируют все указанные данные и определяют
результирующую зону неопределенности местоположения абонентского устройства с
возможностью определения местоположения абонентского устройства как при наличии
трех и более базовых станций, так и по двум или одной осуществляющей связь с ним базовой станции.
21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что производят измерение абонентским устройством параметров, а также формирование им заданной группы данных для определения
его местоположения и отправку этой группы данных на другое абонентское устройство или
на заданный элемент системы определения местоположения мобильного абонента сети сотовой связи, в том числе под управлением помещенного в его память, или на подключенный к нему носитель, или в идентификационную карту, или в подключенный к нему
микроконтроллер, или в вычислительное устройство программного обеспечения.
22. Способ по п. 20, отличающийся тем, что используют анализ переключений абонентского устройства на различные базовые станции в ограниченный интервал времени, в
том числе в процессе перемещения в пространстве.
23. Способ по п. 20, отличающийся тем, что осуществляют прием запросов абонентским устройством на определение местоположения и управляющих команд, измеряют ряд
параметров, извлекают из памяти абонентского устройства информацию, формируют и
передают абонентским устройством по требуемому адресу группу данных для расчета местоположения абонентского устройства, а также строят график выполнения этих процедур
под управлением помещенного в электронную память абонентского устройства, или в
подключенную к нему идентификационную карту, или в подключенный к нему внешний
контроллер, или в вычислительное устройство специального программного обеспечения.
24. Способ по п. 20, отличающийся тем, что автоматически анализируют местоположение заданного абонентского устройства в заданном районе, движение по заданному
маршруту и автоматически создают и передают пользователю соответствующую информацию.
25. Способ по п. 20, отличающийся тем, что для обеспечения определения индексов
коррекции от абонентского устройства до нескольких базовых станций параллельно в се4
BY 12646 C1 2009.12.30
тях, где это не предусмотрено стандартно, осуществляют перенастройку управляющего
программного обеспечения сотовой сети связи для параллельного определения индексов
коррекции от различных базовых станций до одного абонентского устройства.
26. Способ по п. 20, отличающийся тем, что для обеспечения определения индексов
коррекции от абонентского устройства до нескольких базовых станций, параллельно в сетях, где это не предусмотрено стандартно и где перенастройка управляющего программного обеспечения сотовой сети связи невозможна или нецелесообразна, осуществляют
инициирование кратковременного переключения абонентского устройства поочередно на
различные станции, находящиеся в режиме радиовидимости с ним, для определения элементами сети заданных индексов коррекции от абонентского устройства до каждой из
этих станций последовательно или параллельно, одновременно или в ограниченный короткий интервал времени, с последующим возвратом абонентского устройства к наилучшей по условиям приема и соединения с ним базовой станции.
27. Способ по п. 20, отличающийся тем, что для приема сигналов абонентского устройства по каналу управления различными базовыми станциями производят расширение
тракта приема базовых станций по отношению к стандартным возможностям приема определенной частоты сигнала абонентского устройства по обратному каналу управления, с
возможностью приема сигналов абонентского устройства на частотах других базовых
станций, и обеспечивают определение подсистемой базовых станций заданных индексов
коррекции от искомого абонентского устройства до различных базовых станций в момент
времени или краткий промежуток времени.
28. Способ по п. 20, отличающийся тем, что формируют и отправляют на абонентское устройство сигналы, команды или сообщения, при получении которых абонентское
устройство формирует группу данных для расчета его местоположения и отправляет ее на
заданный элемент системы определения местоположения мобильного абонента сотовой
сети.
29. Способ по п. 20, отличающийся тем, что от базовых станций передают на абонентское устройство значения уровней мощности принятых от абонентского устройства
сигналов для последующей передачи абонентским устройством этих данных в вычислительную подсистему определения местоположения абонентского устройства, на другое
абонентское устройство или другой элемент системы.
30. Способ по п. 20, отличающийся тем, что передают из абонентского устройства
данные в вычислительную подсистему определения местоположения, а затем, после определения местоположения и состояния, направляют эту информацию на абонентское устройство, в том числе с использованием возможностей геоинформационной подсистемы.
Изобретение относится к системам мобильной сотовой телефонной связи, включая как
аналоговые, так и цифровые сотовые системы, в частности к способам автоматического
определения местоположения мобильного сотового телефона, действующего в пределах
заданного географического района.
До последнего времени случаи автоматического слежения за мобильными сотовыми
телефонами известны не были. Многие годы используются такие технологии, как радионавигация, радиопеленгация, дальняя навигация (система ЛОРАН), устройства аварийного
определения местоположения для самолетов, системы наблюдения и сопровождения
спутников и т.п. Однако ни одна из подобных систем не применялась для автоматического
определения местоположения сотовых телефонов. Соответственно информация о предпосылках заявленного решения, которая в наибольшей степени уместна для его понимания,
относится к самой системе сотовой телефонной связи, а не к смежным областям радионавигации и пеленгации.
5
BY 12646 C1 2009.12.30
Известно устройство для управления движением поездов с помощью искусственных
спутников Земли [1], содержащее установленные на каждом локомотиве приемники передаваемых с искусственных спутников Земли сигналов. Приемник связан с соответствующим дальномером и подключен к блоку формирования сигналов местоположения поезда
путем решения навигационных уравнений. Он связан с блоком контроля и регулирования
скорости движения поезда, с блоком памяти и через цифроаналоговый преобразователь - с
передатчиком, выполненным с возможностью передачи сигналов через спутник связи на
диспетчерский пункт, на котором установлен блок обработки информации, связанный с
дисплеем. Устройство снабжено установленным на локомотиве рельсовым локатором, а
блок формирования сигналов местоположения поезда выполнен с дополнительным входом, подключенным к выходу рельсового локатора, и каналом формирования сигналов
скорости поезда и расстояния до идущего впереди транспортного средства по информации, поступающей с рельсового локатора, для индикации их на локомотивном дисплее.
В этом случае расчет местоположения подвижного объекта предлагалось уточнять за
счет известной траектории движения абонента. Однако это очень редкий случай. Почти
всегда траектория движения владельца сотового телефона неизвестна.
Известны также система и способ определения местоположения сотового телефона,
предназначенные для определения местоположения множества мобильных сотовых телефонов, каждый из которых осуществляет периодические передачи сигналов по одному из
каналов заданного набора обратных каналов управления, содержащая несколько систем
сотовых станций, каждая из которых содержит наземную антенну, установленную на заданной высоте, и систему центральной станции, оперативно связанную с системами сотовых станций. Системы сотовых станций содержат, по меньшей мере, три системы сотовых
станций, каждая из которых содержит преобразователь полосы частот модулирующих
сигналов, оперативно связанный с наземной антенной для приема сигналов сотового телефона, передаваемых по обратному каналу управления сотовыми телефонами и формирования из сигналов сотового телефона сигналов полосы частот модулирующих сигналов,
приемник сигнала синхронизации для приема общего для всех сотовых станций сигнала
синхронизации и подсистему дискретизации, оперативно связанную с приемником сигнала синхронизации и преобразователем полосы частот модулирующих сигналов для дискретизации сигнала полосы частот модулирующих сигналов с заданной частотой
дискретизации и для формирования полученного сигнала выборки в группы цифровых
данных, каждая из которых включает в себя заданное число битов данных и биты метки
времени, определяющие время приема сигналов сотового телефона. Система центральной
станции содержит средство обработки групп данных от систем сотовых станций для формирования таблицы, идентифицирующей сигналы отдельного сотового телефона, и разности времен прихода указанных сигналов сотового телефона от систем сотовых станций, и
средство определения на основе разностей времени прихода, местонахождений сотовых
телефонов, передающих указанные сигналы сотовых телефонов [2]. Этот же патент является прототипом для заявляемого способа.
В этом случае предложено на сети GSM построить другую сеть, которая представляла
бы собой совокупность автономных приемо-передатчиков, расположенных на каждой
GSM-соте, на каждой мачте с антенной, которые бы передавали в служебном канале специальные опорные пилот-сигналы, предназначенные для уточнения местоположения, с
последующей дообработкой полученных данных.
Однако оборудование сотовой сети такой системой по стоимости сравнимо со строительством новой сети. И это притом, что круг потребителей самой услуги весьма узок по
сравнению с базовой услугой мобильной телефонии GSM. То есть себестоимость услуги
высока, а потребителей мало, что требует еще больше поднимать цену на услугу мобильного позиционирования для ее окупаемости в обозримой перспективе. Невозможность
6
BY 12646 C1 2009.12.30
выйти из этого "замкнутого круга" обусловливает сдерживание распространение этого метода в практической жизни.
Задачей предлагаемого изобретения является определение местоположения мобильного абонента сотовой сети связи без существенного изменения конфигурации сети сотовой
связи.
Каждая сотовая станция ведет передачи сигналов по прямому каналу управления или
так называемому каналу сигнализации. Абонентское устройство, например сотовый телефон или модем, после включения принимает эти сигналы, определяет их уровень мощности в точке своего приема, декодирует номера принимаемых станций и др. информацию.
После выбора наилучшей станции, преимущественно по уровню мощности, абонентское
устройство передает на эту базовую станцию на частоте ее канала управления требуемую
сотовой сетью информацию о себе. При этом рассчитывается также значение индекса
коррекции* от этой станции до абонентского устройства. Этот индекс определяется не постоянно, а во время осуществления голосового соединения, в моменты регистрации или
перерегистрации абонентского устройства в сети, хэндовера и пр.
Кроме того, абонентское устройство измеряет уровни мощности сигналов, поступающих на него от других базовых станций.
Таким образом, само абонентское устройство предлагается рассматривать в качестве
достаточно совершенного зонда, помещенного в электромагнитное поле, создаваемое сотовой сетью связи.
Подсистемы сети и коммутации и базовых станций сотовой сети связи для снижения
их загрузки часто освобождены от измерения и передачи по сети полной актуальной информации о каждом абонентском устройстве, особенно находящемся в режиме ожидания
вызова, например об уровнях мощности сигналов, принимаемых базовыми станциями от
абонентского устройства и пр. В то же время на самом абонентском устройстве в явном
или скрытом виде находится множество различных информационных данных, которые
предлагается использовать для оценки его местоположения в пространстве, его собственном состоянии.
Поэтому логично не усложнять подсистему базовых станций сотовой сети связи задачей столь детального и полного мониторинга абонентских устройств, который обеспечит
поступление в центр обработки достаточного набора данных для определения местоположения, например, уровней мощностей сигналов от всех абонентских устройств, подлежащих контролю, на всех принимающих эти сигналы базовых станциях. Целесообразней эти
данные получить в центр обработки с подлежащих контролю абонентских устройств. Это
избавит сеть от необходимости контроля параметров всех абонентских устройств и связанных с ней значительных потоков данных через подсистему сети и коммутации, направляемых в центр обработки. Кроме того, отпадает необходимость решения задачи
непрерывной сортировки массивов параметров, описывающих состояние всех абонентских устройств, и постановки в соответствие поступающих из ветвей сети данных о каждом абонентском устройстве его номеру, фильтрам актуальности и очередности.
___________
* Под индексами коррекции в настоящем описании понимаются любые параметры, определяющие величину переменного временного сдвига, который зависит от длины хода радиоволны
(радиосигнала) от абонентского устройства до базовой станции сотовой сети связи, и которые косвенно или прямо несут в себе информацию о расстоянии между ними, например, индекс Timing
Advance - индекс временной коррекции, предназначенный для того, чтобы компенсировать временную задержку от разных абонентов, находящихся на разных расстояниях от базовой станции
для правильного попадания в выделенный абоненту тайм-слот. Может рассчитываться контроллером базовых станций этого района, абонентским устройством, базовой станцией.
7
BY 12646 C1 2009.12.30
Предлагается запрашивать и получать для анализа из абонентского устройства данные, имеющиеся на стороне абонентского устройства, часть из которых определена им
самим, а часть получена им из стационарных элементов сотовой сети связи за счет действующих в ней процедур.
В этом случае мы получаем в центр обработки одновременно все интересующие нас
параметры только по контролируемому абонентскому устройству в одной группе данных
прямо с этого устройства.
Поэтому, если параметры актуальны с точки зрения устанавливаемых нами в каждом
случае критериев, остается только решить в центре обработки задачу определения местоположения по этим параметрам с учетом априорных данных о сети и об абонентском устройстве.
Дополнительные действия сотовой сети связи потребуются в тех случаях, когда параметры неактуальны или недостаточны.
Причем целесообразно вынести решение задачи определения местоположения в отдельное сетевое устройство, чтобы не загружать существующую сотовую сеть посторонними вычислительными и аналитическими процессами.
Передача данных с абонентского устройства осуществляется в том числе с помощью
коротких сообщений, например SMS, в режиме пакетной передачи данных, например
GPRS, EDGE, VPN, в режиме DATA-канала, голосового канала.
Учитывая, что индексы коррекции, как правило, при типовых настройках сети сотовой
связи определяются по абонентскому устройству лишь периодически, например, регистрация в сети, во время голосового соединения, это неудобно для слежения за местоположением абонентских устройств.
Установление голосового соединения или DATA-соединения с абонентским устройством для осуществления определения актуальных индексов коррекции в соответствии с перемещением абонентского устройства нецелесообразно, хотя и позволяет регулярно
рассчитывать его актуальное местоположение. Это связано с тем, что слежение за каждым
абонентом потребует занятия соединением отдельного тонального канала сотовой сети,
что экономически неэффективно и неоправданно загружает сеть.
Для решения этой проблемы предлагается сформировать и использовать особый режим пакетной передачи данных: абонентское устройство, подписанное на услугу определения местоположения, передает в режиме пакетной передачи данных заданный
минимальный объем данных в единицу времени. В этом случае скорость передачи данных
по каждому абонентскому устройству минимальна, что дает возможность в каждом тональном канале передавать данные от множества абонентских устройств.
Такой режим передачи данных не используется в сети связи, т.к. при наличии необходимости передать определенный объем информации с абонентского устройства используется алгоритм, ищущий возможность передать этот объем информации в возможно
наименьший интервал времени.
Предлагается искусственно замедлить этот процесс и придать ему регулярность, например, с помощью размещенного в абонентском устройстве или в подключенной к нему
идентификационной карте управляющей программы или программ управления процессом
пакетной передачи данных сотовой сети связи в подсистемах базовых станций и сети и
коммутации.
В этом случае мы получаем следующий результат: одновременно по различным абонентским устройствам, по которым есть необходимость определения местоположения и
слежения за их перемещением, регулярно определяются индексы коррекции. Это позволяет их учитывать для уточнения местоположения абонентских устройств в пространстве и
в то же время не перегружать наиболее ценные в экономическом плане каналы связи - тональные.
8
BY 12646 C1 2009.12.30
Вместе с данными о номерах базовых станций, сигналы которых принимает абонентское устройство в данный момент времени, уровнями мощности этих сигналов, актуальные данные об одном или нескольких индексах коррекции передаются на
вычислительную подсистему определения местоположения абонентского устройства,
которое вычисляется на основе известного местоположения базовых станций, их диаграмм направленности, уровней мощности сигналов, передаваемых базовыми станциями, уровней мощности сигналов, принимаемых от базовых станций абонентским
устройством, с учетом индексов коррекции, определенных от базовых станций до абонентского устройства.
Предоставление информации пользователям ведется с помощью электронной карты, в
том числе размещенной в сети Интернет или имеющей доступ к ней из сети Интернет, либо с помощью рассылки пользователям отдельных частей электронной карты в электронном виде с указанием на ней информации по местоположению одного или нескольких
абонентских устройств, других объектов, в том числе окружающих абонентское устройство, либо с информацией о положении абонентского устройства в связи с находящимися
рядом с ним объектами, либо в абсолютных или относительных координатах, либо о местоположении других объектов по отношению к абонентскому устройству.
Для того чтобы включить или выключить режим постоянного слежения за абонентским устройством, используют, например, командные короткие сообщения. Таким образом, абонентское устройство часть времени может использоваться в режиме постоянного,
а часть времени - в режиме эпизодического слежения, например, по регистрации устройства в сети.
Система определения местоположения мобильного абонента сотовой сети связи содержит находящееся в сети абонентское устройство, подсистему базовых станций сотовой
сети связи, включающую, по меньшей мере, базовые станции с антеннами и контроллеры
базовых станций, подсистему сети и коммутации сотовой сети связи, включающую, по
меньшей мере, центральный коммутатор и регистры абонентов, подсистему управления и
поддержки сотовой сети связи, модуль хранения информации о местоположении базовых
станций с их сетевыми номерами, местоположением и пространственной конфигурацией
диаграмм направленности их антенн, уровнями излучаемой мощности, вычислительную
подсистему определения местоположения абонентского устройства, соединенную с модулем хранения информации о местоположении базовых станций**, средство сбора и передачи информации из абонентского устройства в подсистему сети и коммутации сотовой
сети связи и вычислительную подсистему определения местоположения абонентского
устройства, канал связи между вычислительной подсистемой определения местоположения абонентского устройства и подсистемами сети и коммутации и базовых станций, геоинформационную подсистему, связанную с вычислительной подсистемой определения
местоположения абонентского устройства, с информацией о местности, на которой функционирует сотовая сеть, различных объектах, расположенных на этой местности, и архивом хранения данных о местоположении абонентского устройства, картографической
информацией, коммуникационную подсистему, соединенную с геоинформационной подсистемой и вычислительной подсистемой определения местоположения абонентского
устройства для реализации возможности доступа пользователей к информации и возможностям геоинформационной подсистемы, а также к возможностям системы определения
местоположения мобильного абонента в целом, причем с коммуникационной подсистемой
соединены абонентское устройство и подсистема сети и коммутации сотовой сети связи.
____________
** Если базовая станция сотовой сети имеет несколько антенн, каждая из которых обслуживает свой сектор и создает свое электромагнитное поле, то для нужд настоящего способа под базовой станцией понимается не только сама станция, но и сектор станции, который в сети
идентифицируется как отдельное поле или отдельная станция.
9
BY 12646 C1 2009.12.30
Вычислительная подсистема определения местоположения абонентского устройства
предназначена для определения и извлечения из подсистемы сети и коммутации и абонентского устройства номеров базовых станций, индексов коррекции* от абонентского
устройства до каждой "видимой" в смысле радиовидимости абонентским устройством антенны базовой станции, уровней мощности принимаемых базовыми станциями сигналов
от абонентского устройства и пр. Подсистема одновременно соотносит определенные параметры и вычисляет по ним расчетный район, в котором в этот момент находится абонентское устройство.
Геоинформационная подсистема содержит электронную векторную карту, электронную картографическую базу данных, графы путей сообщения, растровые схемы, карты,
фотоснимки или иные растровые изображения, а также базу данных находящихся на местности функционирования сотовой сети объектов, причем карты, графы, схемы, фотоснимки и объекты на местности привязаны к системе абсолютных или относительных
координат для обеспечения соотнесения с ними вычисленного местоположения абонентского устройства.
Предназначена для визуализации определенного района местоположения абонентского устройства либо для привязки его местоположения к базе данных географически определенных известных объектов, определению и оптимизации планируемых и демонстрации
пройденных абонентским устройством или пользователем маршрутов.
Вычислительная подсистема определения местоположения абонентского устройства,
коммуникационная и геоинформационная подсистемы могут быть реализованы на одном
или на ряде автоматизированных рабочих мест пользователя на базе персональных компьютеров, расположенных как в составе подсистемы сети и коммутации, входящей в систему определения местоположения абонентского устройства, так и выделенных отдельно
и взаимодействующих с ней и между собой по каналам связи.
Коммуникационная подсистема соединена с Интернетом и содержит в том числе приемно-передающий интерфейс с блоком управления. Предназначена для получения запросов на необходимость определения местоположения абонентского устройства от
пользователя с последующей проверкой наличия у пользователя прав доступа к информации о местоположении абонентского устройства и затем автоматической рассылки по заданному пользователем расписанию либо по его запросу информации о местоположении
различных абонентских устройств в виде текстовых сообщений с данными, в том числе об
относительном местоположении, либо в виде графических данных, например в виде MMS,
с отображением вычисленного местоположения непосредственно на карте местности произвольных масштабов и насыщенности, либо с предоставлением доступа пользователя к
электронным картам и отображением на них данных о местоположении абонентского устройства и других объектов. Коммуникационная подсистема выполняет также задачи формирования и отправки на абонентское устройство, местоположение которого необходимо
определить, специальных команд, например, посредством SMS - коротких сообщений, по
получении которых абонентское устройство направляет в вычислительную подсистему
определения местоположения и коммуникационную подсистему заданный набор данных
для определения его местоположения.
Коммуникационная подсистема соединена с сетью Интернет и выполняет также задачи сбора передаваемых через сеть Интернет с абонентского устройства данных, например,
в режиме GPRS, VPN - пакетной передачи данных с использованием Интернета.
Кроме того, коммуникационная подсистема соединена с абонентским устройством,
которое осуществляет связь с тем абонентским устройством, местоположение которого
требуется определять. Эта возможность особенно необходима в тех случаях, когда между
сотовой сетью связи и вычислительной подсистемой определения местоположения абонентского устройства нет других соединений.
10
BY 12646 C1 2009.12.30
Для реализации этой задачи имеется средство сбора и передачи информации из абонентского устройства в подсистему сети и коммутации сотовой сети связи, коммуникационную и вычислительную подсистему определения местоположения абонентского
устройства, которое, в частности, реализуется путем установления в абонентское устройство, в подключенный к нему контроллер или вычислительное средство, в идентификационную карту специального управляющего программного обеспечения.
Коммуникационная подсистема содержит интерфейс взаимодействия вычислительной
подсистемы определения местоположения абонентского устройства с абонентским устройством для их непосредственного соединения, а также содержит средство фильтрации,
сбора, обработки, преобразования и пересылки информации, получаемой от абонентского
устройства через сеть Интернет для дальнейшего ее анализа.
Для решения задачи определения местоположения абонентского устройства в определенный момент времени, а также для отслеживания траектории перемещений абонентского устройства в интересующий период предлагается существующую сеть сотовой связи
оснастить системой вычисления и визуализации абсолютных или относительных координат абонентского устройства. Для этого могут быть предназначены специализированные
рабочие места на базе персональных компьютеров, оснащенных соответствующим программным обеспечением.
Поставленная задача решается так. Предлагаемая система определения местоположения мобильного абонента основана на:
получении и анализе номеров базовых станций (номеров сот в сотовой сети), диаграмм направленности антенн базовых станций, "видящих" в смысле радиовидимости
данное абонентское устройство,
определении индексов коррекции от всех этих антенн и базовых станций или от некоторых из них до абонентского устройства,
учете и анализе уровней мощности принимаемых от абонентского устройства сигналов.
Одним из примеров реализации может служить следующий вариант.
Среди параметров, регулярно определяемых подсистемой базовых станций сотовой
сети связи и абонентским устройством в процессе соединения по тональному каналу (например, в процессе голосового соединения и разговора), и в некоторых других случаях,
существуют ряд параметров, которые содержат информацию, косвенным образом связанную с грубой оценкой местоположения абонентского устройства. Однако, если определенным образом оценить и проанализировать эти параметры в комплексе с учетом ряда
дополнительных факторов, может быть получена достаточно точная оценка местоположения абонентского устройства.
При этом для получения информации о местоположении абонентского устройства, находящегося в состоянии ожидания вызова, предлагается использовать принудительную
перерегистрацию абонента в сети или инициирование направления на него контроллером
базовых станций стандартизованного, например, пейджингового сигнала. Такие сигналы
могут использоваться сетью в целях подтверждения регистрации данного абонентского
устройства в конкретной локальной области для возможности направления на него входящего звонка.
Также предлагается использовать действующее или инициированное соединение по
тональному каналу, режим пакетной передачи данных, при которых система будет вынуждена оперативно измерять и обновлять индексы коррекции и номера базовых станций,
обслуживающих устройство.
При функционировании система по сложному алгоритму выполняет многократные
проверки.
В частности, предлагаемый способ может модифицировать процедуру определения
сотовой сетью отдельных параметров с целью определения индексов коррекции от раз11
BY 12646 C1 2009.12.30
личных базовых станций до одного абонентского устройства в момент времени или в
краткий интервал времени. В этом случае не требуется использовать описанную выше
процедуру инициирования переключения абонентского устройства по различным станциям, находящимся в режиме радиовидимости с абонентским устройством.
Один из возможных вариантов исполнения предлагаемой системы показан на чертеже,
где на фигуре приведена функциональная компоновка системы в целом.
Предложенная система реализует заявленный способ следующим образом.
Коммуникационная подсистема получает от пользователя запрос на необходимость
определения местоположения абонентского устройства. Такой запрос может быть получен
из блока хранения заранее заданных в ней пользователем алгоритмов опроса координат.
Запрос может поступить в виде короткого сообщения, через Интернет, DATA-канал, иным
способом.
Через модуль контроля доступа коммуникационная подсистема проверяет у пользователя наличие прав доступа к информации о местоположении абонентского устройства.
После фильтрации по правам доступа запрос поступает в вычислительную подсистему
определения местоположения абонентского устройства. Здесь он преобразуется в запрос
параметров номера базовой станции или электромагнитного поля, которое в данный момент обслуживает искомое абонентское устройство, и запрос индекса коррекции от этого
абонентского устройства до антенны базовой станции, к которой абонентское устройство
подключено в данный момент времени. Далее такой запрос направляется через сотовую
сеть связи на абонентское устройство. В отдельных случаях запрос на абонентское устройство формируется и направляется коммуникационной подсистемой, например, с помощью SMS-сообщения.
В ответ абонентское устройство формирует группу данных, как измеренных им самим, так и полученных от подсистемы базовых станций, содержащую заданные параметры, по меньшей мере, номера базовых станций и уровни сигналов от них, которые
принимает абонентское устройство или принимало в предыдущий интервал времени, индексы коррекции. Этот ответ поступает в вычислительную подсистему определения местоположения абонентского устройства либо через коммуникационную подсистему, либо
из подсистемы сети и коммутации. Если в сотовой сети существует возможность определения указанных выше параметров, в том числе индексов коррекции, от нескольких базовых станций до абонентского устройства одновременно или в течение малого промежутка
времени, то в ответе в вычислительную подсистему определения местоположения абонентского устройства направляются данные о коррекции от нескольких базовых станций.
Дополнительно предусмотрена возможность запроса через подсистему базовых станций уровней сигналов от базовых станций, принимающих сигналы абонентского устройства, а также уровней оперативно излучаемой мощности как базовых станций, так и
абонентского устройства во время определения заданных параметров.
Снижение загрузки сотовой сети предусматривается путем возможности введения в
систему ограничительного краткого промежутка времени запроса данных. Если в сети
есть информация о требуемых вычислительной подсистемой параметрах, но устарели они
незначительно и ограничительный краткий промежуток времени запроса данных не превышен, такие параметры считаются актуальными.
Ответ на запрос может оказаться пустым, т.е. не содержащим нужной информации,
либо содержащим устаревшую информацию. В этом случае вычислительная подсистема
или коммуникационная подсистема формирует для улучшения точности определения
местоположения запрос на абонентское устройство актуальных параметров для нового
определения местоположения, на инициирование подсистемой сети и коммутации направления пейджингового сигнала абонентскому устройству, или на выполнение в сети
абонентским устройством принудительной перерегистрации, или на подготовку к установлению или соединению по тональному каналу. Указанные команды и другие необхо12
BY 12646 C1 2009.12.30
димые команды могут направляться вместе, по очереди или в любых необходимых сочетаниях и очередности. Это может определяться вычислительной и коммуникационной
подсистемами в зависимости от текущей ситуации и априорных данных об абонентском
устройстве в сети, а также от особенностей построения данной конкретной сети.
Коммуникационная и вычислительная подсистемы определения местоположения абонентского устройства имеют возможность затребовать не только последние параметры
абонентского устройства, но и предыдущие за определенный интервал времени, с той же
целью повышения точности. Эти параметры могут копироваться не только из абонентского устройства, но и из журнала коммутаций, или из иных частей сотовой сети, или из геоинформационной подсистемы.
В результате получаем набор параметров, например номера базовых станций, уровни
мощности, индексы коррекции, которые анализируются вычислительной подсистемой определения местоположения абонентского устройства следующим образом.
Вычислительная подсистема определения местоположения абонентского устройства
запрашивает у геоинформационной подсистемы хранящиеся в ее базе данных абсолютные
географические или относительные координаты размещения антенн тех электромагнитных полей (базовых станций), номера которых поступили в ответ на запрос о местоположении абонентского устройства. Кроме этого, вычислительная подсистема определения
местоположения абонентского устройства получает из геоинформационной подсистемы
углы раскрыва секторов электромагнитных полей базовых станций и осевое направление
этих секторов по каждому такому электромагнитному полю, а также пространственной
конфигурации диаграмм направленности приемных антенн базовых станций, необходимых для расчета.
Затем вычислительная подсистема определения местоположения абонентского устройства осуществляет виртуальное построение нескольких Ni множеств, каждое из которых задается радиальной вырезкой кольца сектора электромагнитного поля. Здесь глубина
вырезки определена индексом дальности с точностью до ошибки определения сетью индексов коррекции, например, около 547 метров, угол раскрыва - углом раскрыва диаграммы направленности антенны, а пространственное положение вершины сектора местоположением антенны, создающей эту диаграмму направленности и соответствующее электромагнитное поле. Для уточнения местоположения применяют анализ уровней
мощности сигналов, принимаемых базовыми станциями от абонентского устройства, что
дает значимый результат для случаев определения местоположения. С этой целью в вычислительную подсистему передают из подсистемы базовых станций и из абонентского
устройства значения уровней мощности или напряжения, создаваемого на антеннах базовых станций сигналами от абонентского устройства и, наоборот, на антенне абонентского
устройства от антенн базовых станций.
После этого вычислительная подсистема определения местоположения абонентского
устройства ищет область пространства, которая является пересечением одновременно
всех Ni-x множеств, заданных указанным выше образом с учетом мощностного анализа.
Эта область пространства и является искомой зоной неопределенности местоположения
абонентского устройства.
Если зона неопределенности велика, вычислительная система определения местоположения абонентского устройства может инициировать повторный запрос с осуществлением повторного выполнения указанных выше процедур, что может изменить перечень
вычисляемых множеств за счет появления нового номера электромагнитного поля и базовой станции в присылаемом для анализа наборе параметров. А это в свою очередь приведет к изменению конфигурации зоны неопределенности. Тогда результирующая зона
неопределенности будет найдена вычислительной подсистемой определения местоположения абонентского устройства как пересечение нескольких вычисленных в ограниченный промежуток времени зон неопределенности.
13
BY 12646 C1 2009.12.30
Для уточнения расчета могут быть использованы также соотнесения уровней мощности принимаемых базовыми станциями от абонентского устройства сигналов между собой, с данными о местоположении базовых станций, индексами коррекции и другими
параметрами, оперативными данными об уровнях излучаемой мощности как абонентским
устройством, так и базовыми станциями.
После этого конфигурация зоны неопределенности поступает в геоинформационную
подсистему, где она "накладывается" на различное количество информационных слоев
векторных или растровых электронных карт местности. Далее информация о зоне неопределенности местоположения абонентского устройства на карте поступает в коммуникационную подсистему, где формируется соответствующее сообщение пользователю в
качестве ответа на его запрос. Кроме того, коммуникационная подсистема может выводить зону неопределенности на свой Интернет-сервер, позволяющий пользователям получать доступ через Интернет к электронной карте с отмеченной на ней зоной
неопределенности, т.е. фактически областью местоположения абонентского устройства.
Пользователь может просмотреть архив ответов на его предыдущие запросы или автоматические запросы системы, выполненные по алгоритму пользователя, с целью одновременного просмотра траектории перемещений подконтрольного абонентского устройства
за заданный интервал времени.
В случае необходимости отсылки текстовых сообщений пользователю, который не
подключен к сервису рассылки графических сообщений или не имеет доступа в Интернет,
коммуникационная подсистема может сама формировать текстовые сообщения, например
SMS, в которых указываются различные данные, например время, абонент и т.п., и собственно информация о местоположении абонентского устройства. Как правило, эта информация передается в виде вершин многоугольника зоны неопределенности в следующем
виде: пр. Независимости, 20, ул. Ленина, 5, ул. К. Маркса, 37. В таком виде сообщение направляется, например, на SMS-центр сотовой сети для отправки пользователю.
Коммуникационная подсистема осуществляет отправку пользователям отдельных частей электронных карт в электронном виде с указанием на них информации по местоположению одного или нескольких абонентских устройств, других объектов, в том числе
окружающих абонентское устройство, либо с информацией о положении абонентского
устройства в связи с находящимися рядом с ним объектами, либо в абсолютных или относительных координатах, либо о местоположении других объектов по отношению к абонентскому устройству.
Через коммуникационную подсистему пользователь может задать алгоритм автоматического опроса подконтрольных ему абонентских устройств, например, раз в 4 часа, по
календарному расписанию или иначе.
Представленная система позволяет определить местоположение сотового телефона
независимо от характера его перемещений и без реализации дополнительной необходимости капитального перестроения сети.
Система оборудована средством анализа заданного минимального интервала времени,
в случае превышения которого запрос пользователя на определение местоположения абонентского устройства приводит к его перенаправлению в подсистему сети и коммутации с
целью получения актуальной информации, в противном случае информация пользователю
направляется из архива данных о местоположении, что снижает загрузку системы.
В качестве пользователей системы определения местоположения абонентского устройства могут выступать абоненты своей собственной сети сотовой связи или сторонних
сетей связи, при этом информация может передаваться как на абонентское устройство,
местоположение которого необходимо определить, так и на другие абонентские устройства, имеющие право получения такой информации.
Предполагается использование оборудования существующих сотовых сетей связи, например GSM, в том числе без всякого рода существенных переделок. С задачами, возник14
BY 12646 C1 2009.12.30
шими в связи с необходимостью организации коммуникационной, вычислительной или
геоинформационной подсистем, позволяет справиться уровень развития вычислительной
техники. Для этих целей могут быть использованы специализированные рабочие места на
базе персональных компьютеров, оснащенных соответствующим программным обеспечением. Эти рабочие места могут быть локализованы либо распределены по всей системе.
Например, они могут быть встроены в оборудование центральной либо базовых станций в
виде взаимосвязанных блоков. Технические средства для построения системы, необходимые для решения поставленной задачи определения местоположения абонентского устройства в определенный момент времени, а также для отслеживания траектории
перемещений абонентского устройства в интересующий период, хорошо известны и широко применяются в различных отраслях народного хозяйства.
Настоящее изобретение было создано в результате полного понимания, что подвижность сотовой системы может быть не только преимуществом, но и недостатком. Что делать, если сотовый телефон потерян или похищен? Пользователям очень помогла бы
система, которая может определять местоположение телефона автоматически. Если сотовый телефон остался в автомобиле, а автомобиль угнан, система, которая сможет определить, где телефон, помогла бы найти и автомобиль. Такую услугу трудно переоценить.
Человек с сотовым телефоном может заблудиться, к примеру, ночью в машине. Либо ему
надо найти что-то в незнакомом городе. Система с ее способностью автоматически определить местоположение телефона может по запросу сообщать пользователю не только его
(пользователя) местонахождение, но и адреса ближайших объектов, например аптеки,
больницы, гостиницы… Аналогичным же образом пользователь сотового телефона, которому нужна неотложная медицинская помощь и который набирает экстренный телефонный номер, например 101, 102, 103, 104, возможно, не сможет сказать диспетчеру, где он
находится.
Данное изобретение может также использоваться в связи со многими случаями применения: возвращение угнанных автомобилей, управление парком транспортных средств
единого подчинения, диагностика сотовой системы, управление движением на шоссе, мониторинг абонентских устройств.
Источники информации:
1. Патент РФ 2092355 С1, МПК 6 B61 L25/02, 1997.10.10.
2. Патент РФ 2107925 С1, МПК 6 G 01S 3/02. 1998.03.27 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
15
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
194 Кб
Теги
by12646, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа