Система определения местоположения мобильного терминала, снабженного SIM-картой оператора сотовой сети связи

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ МОБИЛЬНОГО ТЕРМИНАЛА, СНАБЖЕННОГО -КАРТОЙ ОПЕРАТОРА СОТОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ(71) Заявитель Частное унитарное предприятие Система ЛБС(72) Автор Соборова Янина Александровна(73) Патентообладатель Частное унитарное предприятие Система ЛБС(57) 1. Система определения местоположения мобильного терминала, снабженного картой оператора сотовой сети связи, включающая коммуникационную подсистему, обеспечивающую взаимодействие с оператором сотовой сети связи, вычислительную подсистему, модуль хранения информации о базовых станциях, геоинформационную подсистему,отличающаяся тем, что указанная система дополнительно содержит подсистему взаимодействия с сотовой сетью связи, подсистему логики услуг, подсистему взаимодействия с внешними приложениями, подсистему взаимодействия с контент-провайдером, подсистему шифрования данных, подсистему тарификации запросов, при этом коммуникационная подсистема выполнена с возможностью инициирования процедуры определения местоположения мобильного терминала, снабженного -картой оператора сотовой сети связи,непосредственно по запросу пользователя, подсистема логики услуг выполнена с возможностью обеспечения выбора и реализации определенного алгоритма обработки запроса и передачи полученной информации подсистеме взаимодействия с внешними приложениями, подсистема шифрования данных выполнена с возможностью обеспечения сохранности данных пользователей -карт путем шифрования, вычислительная подсистема выполнена с возможностью вычисления местоположения указанного мобильного терминала по технологии. 79672012.02.28 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что пользователем является сервис-провайдер или абонент сети сотовой связи. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что коммутационная подсистема выполнена с возможностью обеспечения взаимодействия с -центром оператора сотовой сети связи. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что коммуникационная подсистема выполнена с возможностью реализации удаленного доступа пользователей к графической системе отображения услуг определения местоположения -карт сотового оператора, находящейся в Интернете. 5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что коммуникационная подсистема выполнена с возможностью реализации связи между контент-провайдером и вычислительной системой. 6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что коммуникационная подсистема выполнена с возможностью реализации взаимодействия с сотовой сетью связи роумера.(56) 1. Определение местоположения абонента в сетях . Как это работает, найдено онлайн, найдено 2011-07-06. Найдено в Интернет//// 2. Определение местоположения абонента в сетях- Коллекция статей на мобильную тематику, найдено онлайн, найдено 2011-07-06. Найдено в Интернет///47 3. Системы определения местоположения, найдено онлайн, найдено 2011-07-06. Найдено в Интернет////// Заявляемая полезная модель относится к системам мобильной сотовой телефонной связи, включая как аналоговые, так и цифровые сотовые системы, в частности к системам автоматического определения местоположения мобильного терминала, снабженного картой оператора сотовой сети связи, действующего в пределах заданного географического района. Теоретически системы определения местоположения позволяют определить координаты абонента или мобильного терминала с точностью до нескольких десятков метров и являются реальной альтернативой системам глобального (спутникового) позиционирования. Однако указанные системы действуют лишь на территории обслуживания сотовых сетей 1. Задача позиционирования (определения местоположения) мобильных терминалов предполагает автоматическое определение их местоположения в пределах сотовых сетей. При этом под термином местоположение следует понимать не нахождение географических координат - широты и долготы (что, в принципе, также возможно), а однозначную идентификацию положения владельца мобильного терминала на местности (электронной карте). Способы определения местоположения, основанные на использовании только оборудования сети, могут выдавать данные непрерывно и без всякого уведомления абонента или его разрешения. Положение мобильного терминала можно определить не только в момент разговора,но и в режиме ожидания вызова. Существуют несколько видов систем мобильного позиционирования (СМП) 2. Согласно принятой классификации, СМП делятся на два основных типа системы, для функционирования которых необходима доработка или замена абонентских устройств,работающие с обычными мобильными терминалами (системы позиционирования внутри сотовой сети). 2 79672012.02.28 В первом случае потребуется либо новая -карта, либо новый аппарат, а возможно,и то и другое. Во втором случае никаких изменений в аппаратной части мобильного терминала не требуется, а необходимо только изменение программной части, таким образом,все затраты на развертывание системы несет оператор сети. Для определения положения мобильного терминала могут быть использованы три основных параметра радиосигналов направление прихода, амплитуда и время задержки. Амплитуда принимаемых сигналов способна характеризовать расстояние между передатчиком и приемником. Однако на практике уровень сигналов мобильного терминала в месте приема зависит от столь большого числа причин, что в большинстве случаев не может обеспечить требуемую точность определения места и используется в качестве вспомогательного параметра. Направление прихода сигналов может автоматически определяться по различию фаз сигналов на элементах антенны. Можно также использовать несколько базовых станций,расположенных по соседству. Использование секторных антенн вместо всенаправленных позволяет определить направление прихода сигналов с большей точностью. Пересечение пеленгов из двух (или большего числа) мест обеспечивает (с определенной точностью) определение положения мобильного терминала. При реализации угломерного метода (метод направления прихода сигналов) измеряемыми параметрами являются углы направления прихода излучения радиотелефона 1 и 2(град) относительно линии (базы), соединяющей две сотовые станции сети. При реализации дальномерного метода измеряемыми параметрами являются временные задержки 1 (с) и 2 (с) распространения сигнала радиотелефона абонента не менее чем до двух сотовых станций сети относительно их временных шкал, которые должны быть синхронизированы между собой, а рассчитываемыми параметрами - дальности от сотовых станций до места расположения абонента. При реализации разностно-дальномерного метода измеряемыми параметрами являются временные задержки 1 (с), 2 (с) и 3 (с) распространения сигнала радиотелефона абонента не менее чем до трех базовых станций сети относительно их синхронизированных временных шкал, а рассчитываемыми параметрами - дальности от сотовых станций до места расположения абонента. Как один из вариантов повышения точности определения местоположения применяется метод фиксации времени прибытия сигналов с использованием спутниковой синхронизации - ( ). Для обеспечения требуемой точности возможна синхронизация внутренних часов сети с помощью спутниковой системы(). Все данные через сеть оператора связи поступают в вычислительный центр, где устанавливается местонахождение мобильного терминала с точностью не хуже 125 м. Еще один вариант гибридной системы определения местоположения мобильного терминала - радионавигационный метод локализации с помощью дополненной системы(- -). При этом методе процесс, когда обычный приемниквычисляет местоположение, начинается с попытки найти первый навигационный спутник,идентификации, определения его положения. Затем находится следующий и так далее. С каждого спутника загружаются информация и измеренные временные задержки, а лишь затем вычисляется местоположение данного приемника. Процесс определения местоположения может занимать от 40 секунд до нескольких минут, а также требует прямой видимости по крайней мере трех спутников. Метод объединяет классическую информациюс географическим программным обеспечением и мобильной информацией сети. Сеть указывает мобильному терминалу, какие именно спутники следует искать. При этом количество шагов, необходимое для вычисления его местоположения, уменьшается примерно с 10 до 3. 79672012.02.28 Для уменьшения потребления энергии от батареи мобильного терминала данные спутниковых измерений передаются в сеть, и на нее возлагается выполнение необходимых расчетов. Точность позиционирования при использовании данного метода значительно выше, что обусловлено жесткой синхронизацией временных шкал всех элементов системы. Однако пользователям придется приобретать новые мобильные терминалы со встроенными -приемниками и антенной. Уникальным методом позиционирования мобильных терминалов, не имеющим аналогов в классической радиопеленгации, является метод сопоставления образов (сигнатур) мест расположения абонентов ( -) мобильного абонента,разработанный компаниейи использующий технологию анализа параметров радиосигнала и характеристик его многолучевого распространения. Измеряя фазовые,временные и амплитудные параметры фрагментов радиосигнала мобильного терминала,отраженного от препятствий (зданий, возвышенностей и т.п.), базовая станция оценивает структуру подобного радиоотпечаткасигнала и вычисляет его сигнатуру. Полученная информация сравнивается системой со своей базой образцов таких сигнатур, соответствующих разным вариантам расположения мобильного терминала на местности. В настоящее время известно 3 более двух десятков систем, использующих интеллектуальные антенны, угол прихода сигналов, разность времени их прихода, амплитуду сигналов, системуи комбинации этих методов. Достигаемые точности определения координат сотового телефона варьируют в пределах от единиц до сотен метров. Приводим сравнительную таблицу некоторых известных систем определения местоположения мобильных терминалов. Система Фирмапозиционирования производитель дополнительные фазированные решетки на базовых станциях дополнительные фазированные решетки на базовых станциях дополнительный чип с ПО в мобильном телефоне нет данных Известна патент Республики Беларусь 12646 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 станциями, содержащая находящееся в сети абонентское устройство, подсистему базовых станций сотовой сети связи, со 4 79672012.02.28 держащую, 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 (прототип). Однако наличие специализированного средства сбора и передачи информации из мобильного терминала в подсистему сети и коммутации сотовой сети связи и вычислительную подсистему определения местоположения мобильного терминала обуславливает необходимость установки дополнительного программного обеспечения в мобильный терминал абонента. Задачей предлагаемой полезной модели является определение местоположения мобильного терминала сотовой сети связи без изменения конфигурации сети сотовой связи. Поставленная задача решается заявляемой системой(-- услуга,основанная на местоположении) - системой определения местоположения мобильного терминала, снабженного -картой оператора сотовой сети связи, которая включает коммуникационную подсистему, вычислительную подсистему, обеспечивающую взаимодействие с оператором сотовой сети связи, модуль хранения информации о базовых станциях,геоинформационную подсистему и дополнительно содержит подсистему взаимодействия с сетью сотовой связи, подсистему логики услуг, подсистему взаимодействия с внешними приложениями, подсистему взаимодействия с контент-провайдером, подсистему шифрования данных, подсистему тарификации запросов, при этом коммуникационная подсистема инициирует определение местоположения мобильного терминала, снабженного картой оператора сотовой сети связи, непосредственно по запросу пользователя, подсистема логики услуг обеспечивает выбор и реализацию определенного алгоритма обработки запроса и передачу полученной информации подсистеме взаимодействия с внешними приложениями, подсистема шифрования данных обеспечивает сохранность данных пользователей -карт путем шифрования, вычислительная подсистема вычисляет местоположение указанного мобильного терминала по технологии. В предпочтительных вариантах реализации заявляемой полезной модели пользователем является сервис-провайдер или абонент сети сотовой связи, коммутационная подсистема обеспечивает взаимодействие с -центром оператора сотовой сети связи, коммуникационная подсистема реализует удаленный доступ пользователей к графической системе 5 79672012.02.28 отображения услуг определения местоположения -карт сотового оператора, находящейся в Интернете, связь между контент-провайдером и вычислительной системой, а также реализует взаимодействие с сетью сотовой связи роумера. Данная система взаимодействует с платформами сервис- и контент-провайдеров,обеспечивает сохранность данных пользователей путем шифрования, обеспечивает взаимодействие с -центром оператора сотовой сети, обеспечиваеттарификацию запросов. Определение местоположения происходит по технологии, в соответствии с которой вычисление координат осуществляется по номерам базовых станций, что не требует дополнительных затрат и модернизаций сети сотовой связи. При этом используются стандартные сетевые элементы и данные, которые хранятся в(- централизованная база данных, которая содержит информацию о каждом абоненте данной сети) и(- центр коммутации подвижной связи)/(- визитный регистр перемещения) в процессе обычного обслуживания вызовов. Иные технологии, а также данные уровня мощности принимаемых сигналов и индексы коррекции не участвуют в расчетах. Взаимодействие с сетевыми элементами происходит по сети ОКС 7. В методе определения координат не участвуют ни мобильный терминал, ни(- базовая станция), ни(- контроллер базовых станций). При определении координат используется стандартная функциональность сотовой сети, стандартные данные, хранимые в сети, и стандартные механизмы взаимодействия с мобильным терминалом. При определении центра сектора нахождения абонента применяется математический аппарат вычисления статистической области нахождения максимального количества абонентов, а также вычисления математического центра этой области, определение происходит непосредственно по запросу, без периодического опроса абонента. Также данная система обеспечивает отслеживание и передачу информации об аварийных состояниях. Использование заявляемой системы для определения местоположения мобильного терминала, снабженного -картой оператора сотовой сети связи, осуществляется следующим образом. Каждая сотовая станция ведет передачи сигналов по прямому каналу управления или по так называемому каналу сигнализации. Мобильный терминал, например сотовый телефон или модем, после включения принимает эти сигналы, определяет их уровень мощности в точке своего приема, декодирует номера принимаемых станций и другую информацию. После выбора наилучшей станции, преимущественно по уровню мощности, мобильный терминал передает на эту базовую станцию на частоте ее канала управления требуемую сотовой сетью информацию о себе. При этом рассчитывается также значение индекса коррекции 1 от этой станции до мобильного терминала. Этот индекс определяется не постоянно, а во время осуществления голосового соединения, в моменты регистрации или перерегистрации мобильного терминала в сети, хэндовера и пр. Кроме того, мобильный терминал измеряет уровни мощности сигналов, поступающих на него от других базовых станций. Таким образом, сам мобильный терминал предлагается рассматривать в качестве достаточно совершенного зонда, помещенного в электромагнитное поле, создаваемое сотовой сетью связи. 1 Под индексами коррекции в настоящем описании понимаются любые параметры, определяющие величину переменного временного сдвига, который зависит от длины хода радиоволны (радиосигнала) от мобильного терминала до базовой станции сотовой сети связи, и которые косвенно или прямо несут в себе информацию о расстоянии между ними, например, индекс- 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, мобильным терминалом, базовой станцией. 79672012.02.28 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 мобильном терминале, особенно находящемся в режиме ожидания вызова, например об уровнях мощности сигналов, принимаемых базовыми станциями от мобильного терминала и пр. В то же время на самом мобильном терминале в явном или скрытом виде находится множество различных информационных данных, которые предлагается использовать для оценки его местоположения в пространстве, его собственного состояния. Приведенная на фигуре блок-схема отражает функциональную компоновку в целом заявляемой системы. Ниже приводится пример конкретного воплощения системы определения местоположения мобильного терминала, снабженного -картой оператора сотовой сети связи, не ограничивающий объем заявленной полезной модели. Система определения местоположения (далее - система) мобильного терминала (1) включает в себя коммуникационную подсистему (2), обеспечивающую взаимодействие с оператором (3) сотовой сети связи (4), вычислительную подсистему (5), модуль хранения(6) информации о базовых станциях, геоинформационную подсистему (7), подсистему (8) взаимодействия с сотовой сетью связи, которая обеспечивает возможность взаимодействия спо 7, подсистему (9) логики услуг, которая выполняет все функции, связанные с реализацией процедур запроса у сетевой подсистемы информации о местоположении абонента, а также передачу полученной информации на подсистему (10) взаимодействия с внешними приложениями, подсистему (10) взаимодействия с внешними приложениями(11), которая реализует протоколы общения с внешними приложениями, подсистему (12) взаимодействия с контент-провайдером (13), подсистему шифрования данных (14), подсистему тарификации запросов (15). Система предназначена для определения местоположения мобильного терминала (1) по запросу от пользователя (16 (а, б и обеспечивает взаимодействие с клиентскими приложениями, геоинформационными системами и биллингом, а также учет и тарификацию-запросов. Дополнительно обеспечивается возможность приема и отправки сообщений в рамках обеспечения логики работы услуги. Дополнительно система обеспечивает конфигурацию параметров пользователей (16) в конфигурационных файлах,конфигурацию параметров абонентов по запросам из биллинга,получение пользователем (16) результата определения местоположения мобильного терминала (1),применение функции повышения точности определения местоположения при положительном результате запроса местоположения,получение пользователем (16) -сообщения, отправляемого абонентом,отправку -сообщения, переданного пользователем (16), на ,формирование соответствующих записей ,ведение статистики,ведение системных логов,возможность мониторинга состояния комплекса с генерацией -трапов по системным событиям. В зависимости от вида предоставляемой услуги запрос на определение местоположения мобильного терминала (1) может поступать как от сервис-провайдера (16 (а, так и со стороны абонента (16 (б сотовой сети связи. Интеграция системы с приложениями сервис-провайдера (16 (а осуществляется через -интерфейс, который позволяет 79672012.02.28 принимать запросы от сервис-провайдера (16 (а на определение местоположения мобильного терминала (1),передавать сервис-провайдеру (16 (а вычисленные географические координаты мобильного терминала (1),передавать сервис-провайдеру (16 (а коды ошибок при неуспешном определении координат или при запрете определения координат мобильного терминала (1),принимать информацию от сервис-провайдеров (16 (а о стоимости предоставленных услуг. Логика -услуг и пользовательские интерфейсы реализуются средствами сервиспровайдеров (16 (а. При необходимости определения местонахождения мобильного терминала (1) сервиспровайдер (16 (а отправляет через Интернет (17) -запрос на предоставление услуги определения местоположения, в котором указываются логин пользователя,пароль пользователя,идентификатор услуги, (международный номер подвижной -станции) мобильного терминала (1),дополнительные параметры в соответствии со спецификацией -запросов. При получении запроса система анализирует доступен ли данному пользователю запрошенный тип услуги,входит лимобильного терминала (1) в группу, разрешенную для данной услуги,активен ли профиль абонента данного мобильного терминала (1). В случае успешного завершения проверки осуществляется запрос в сеть на определение местоположения мобильного терминала (1), в результате выполнения которого платформа системыопределяет три параметра 1. . 2.(область местоположения). 3.(идентификационный номер соты). Определение данных по местонахождению мобильного терминала (1) осуществляется путем отправки соответствующих -запросов наисети оператора (3) сотовой сети связи (4). Полученные из 7 сети оператора (3) данные обрабатываются следующим образом 1. В модуле хранения (6) информации о базовых станциях определяются данныеведущего канала и диаграмма направленности антенны. 2. Вычисляется центр сектора. Полученные в результате вычислений географические координаты местонахождения мобильного терминала (1) передаются сервис-провайдеру (16 (а для дальнейшей обработки (например, для отображения на карте соответствующего приложения, определения ближайших к абоненту кафе, кинотеатров и др.). Результат определения местоположения возвращается пользователю (16 (а в ответном сообщении на -запрос либо в сообщениина , указанный в конфигурации услуги. Таким образом, сервис-провайдеры (16 (а получают доступ только к определенному набору команд, достаточных для запроса и получения информации по координатам мобильного терминала (1). База данных с информацией по частотно-территориальному плану находится в модуле хранения (6) информации о базовых станциях на платформе системыи недоступна для доступа сервис-провайдеров. Такой способ организации взаимодействия с сервис-провайдерами гарантирует максимальную безопасность конфиденциальных сведений о сети мобильного оператора. 79672012.02.28 Дополнительно система обеспечивает следующую функциональность при обработке запросов от сервис-провайдеров (16 (а отправка -сообщения абоненту мобильного терминала (1),генерация запроса на создание тарификационной записи в системе,генерация запроса к ИБС оператора натарификацию услуги. Для отправки -сообщения абоненту мобильного терминала (1) пользователь (16) присылает на платформузапрос, в котором указывает логин пользователя,пароль пользователя,идентификатор услуги, абонента,тип кодировки тела сообщения,номер отправителя,тело сообщения,дополнительные параметры в соответствии со спецификацией -запросов. При получении запроса платформа анализирует доступен ли данному пользователю запрошенный тип услуги,входит лиабонента в группу, разрешенную для данной услуги,активен ли профиль данного абонента,совпадает ли номер отправителя с указанным в конфигурации.-сообщение отправляется в случае успешного завершения проверки. Результат регистрации сообщения возвращается пользователю (16) в ответ назапрос. Некоторые -услуги предполагают инициирование процесса определения координат со стороны абонента (16 (б сотовой сети связи (4) (например, услуги определения ближайших к абоненту объектов, определение ближайших к абоненту друзей). Для получения такой услуги абонент (16 (б может отправить запрос на определение местоположения мобильного терминала (1) следующими способами 1. Через -интерфейс соответствующей услуги, предоставленный оператором (2) в Интернете (17). В этом случае алгоритм взаимодействия с системойаналогичен алгоритму при запросе со стороны сервис-провайдера (16 (а. 2. С помощью отправки короткого сообщения -сообщения, содержащего запрос на предоставление услуги определения местоположения, код услуги сервис-провайдера и дополнительные параметры запроса (при необходимости). Сообщение поступает вдомашней сети абонента, откуда транслируется на платформу системы . При получении запроса платформа анализирует наличие услуги с указанным номером получателя,входит лиабонента в группу, разрешенную для данной услуги,активен ли профиль абонента данного мобильного терминала (1). Анализируя эти параметры, платформа системыпроверяет в базе данных доступность услуги для абонента и в случае доступности услуги направляет -запрос на предоставление услуги серверу контент-провайдера (13). -сообщение отправляется пользователю в сообщениина , указанный в конфигурации услуги. В ответ контент-провайдер передаетзапросы на списание средств с лицевого счета абонента и запросы на определение местоположения. Системаобеспечивает формированиепо всем поступившим запросам(успешным и неуспешным). Помимо общей информации об обработанном событии,содержат тарифный класс для каждого запроса, которой передается сервис-провайдером. Аппаратно система реализована на промышленных серверах на платформе. В данном конкретном случае сервер 3605 51603.0 19 79672012.02.28 1 х 5160 3605 3.0 41( 12-5300) 144(272 102.5(375861-21. Технические характеристики сервера приведены в таблице. Потребляемая мощность Требования по питанию (резервирование) Габариты Излучаемая тепловая мощность Рабочая зона Нагрузка на пол Уровень шума Условия эксплуатации(220 В) 850 Вт нет 43,2426,2704,928671,5 м 2 17 кг 50 дБ Температура Работа от 10 до 45 С Хранение от 40 до 70 С Максимальное изменение 20 С/час,Относительная влажность Работа от 10 до 90,Хранение от 5 до 95 Резервирование накопителей обеспечивается путем установки -контроллеров, а также используется резервирование источника питания. В качестве системного ПО используется операционная система(файловая система ). Производительность одного модуля составляет до 50 транзакций в секунду. Число работы модулей, работающих в режиме разделения нагрузки, не ограничивается. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 10