CN103379428A - 无线通信网络的交互式定位监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种车辆调度方法及系统，涉及无线监控及信息技术领域。为解决传统车辆调度方式中覆盖范围较小、定位系统性价比低、交互形式单一、建设成本高、使用成本高的诸多局限性，本发明兼容网络定位技术或终端定位技术，并依据车辆的道路属性进行精度修正，同时可通过无线通信终端或互联网发起车辆的调度请求，通过调度方对车载终端的电话呼叫的振铃触发，让车载终端依照、区分触发主叫号码播放相应的设定语音通知到车内人员，然后同样依照其触发主叫号码选择强制性通信方式或选择性通信方式让车载终端主动发起建立车辆与调度方的USSD通信连接，通过这样的交互式通信连接，让车内人员与调度方进行多方对话，从而完成车辆调度。

Description

无线通信网络的交互式定位监控方法及系统

技术领域

本发明涉及远程无线监控技术、LBS网络定位技术、无线通信技术、网络通信技术、软件技术，具体是指基于无线通信网络的交互式定位监控方法及系统。属于信息技术领域。

背景技术

目前，公知的无线定位及监控系统是指：GPS运营商利用GPS（全球卫星定位系统）技术向该业务的使用者提供定位监控服务的系统。

首先，用GPS进行定位及监控，必须建设定位监控中心。监控中心的建设成本是巨大的，一个运营商在一个大型城市建的监控中心通常只有一个。因此个人是无法直接使用到监控中心的，系统使用者或所有者不能成为直接监控人，监控方如需对被监控方进行定位及监控，必须（通常通过打电话）求助作为第三方的监控中心。即使GPS运营商为用户开放了客户端的特定WEB应用连接（2005年的一项台湾新技术），用户对监控终端的定位和监控也必须通过运营商来完成，更谈不上用户通过手机随身进行远程的监控操作，和其它的应用服务。所以GPS定位监控不能实现用户自主、互动、安全、点对点的定位和监控。

 其次，GPS属于终端定位技术，在GPS定位及监控系统中，GPS的定位信息（经纬度）、遥信和其它监控反馈信息，是由监控终端产生的，这部分信息目前绝大多数是通过公众无线通信网（GSM/CDMA/PHS）回传到监控中心的。这又将产生两方面的问题：

1．    对于定位系统，被监控方的监控终端通过卫星接受器产生的位置信息（经纬度/海拔高度），必须传输到监控中心完成地图对照和分析。因此，系统对于定位的应用将同时用到两个无线网络：第一是GPS定位网络；第二是无线通信的信号传输网络。所以，定位系统的有效工作范围将决定于这两张无线网络的交集，而这两张网络的非重叠性造成了定位系统工作范围的局限性 。 

2．    对于监控系统，由于要进行双向的监控操作，反馈信息和控制指令都须通过无线通信网络进行传输，现在通行的办法是通过SMS（短信）和GPRS（General Packet Radio Service）进行遥信传输。但是由于短信是非面向连接的业务，常常受到时延的影响，并不能保证服务质量。对于GPRS的连接，虽然可以保证时时在线，但是覆盖范围不及GSM网络；另一方面GPRS是按照流量进行收费，费用较高，尤其对于频繁或者精密的工业控制，其通信成本偏高，影响了该技术的采用和推广。（参见《GPS定位技术》沈学标等编著 中国建筑工业出版社出版）

由此可见，目前的GPS定位监控系统定位信息的生成是在定位监控系统的终端侧，定位监控的数据通信连接和控制请求的发起和是在监控的平台侧，同时该系统的数据通信连接方式只有SMS和GPRS 两种途径，目前没有更好的实现频繁、小数据量交换的高性价比通信连接方法。所以GPS定位监控系统尽管用途广泛，但是仍然有很多局限性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种无线通信网络的交互式定位监控方法及系统，利用这种方法，可以方便有效地大幅扩大定位监控系统的工作范围、降低通信传输的费用、提高数据传输的实时性和可靠性、让定位监控及应用的方式更加灵活、适用范围更广。这种方法也可单独用于定位系统或监控系统。

 

本发明的另一目的是提供一种基于无线通信网络的交互式定位监控系统，利用这种系统，可以通过手机、互联网方便有效地对移动物体、不需要或不能够进行布线的物体进行定位及监控，该系统现代化程度高、应用范围广、组网迅速可靠、系统建设及运行维护成本低、用于远程监控的通信费用低，同时能保证服务质量QoS，能形成产业化并可获巨大社会效益和经济效益。这种系统可以单独使用其定位功能或监控功能。

    

一、为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方法是一种基于无线通信网络的交互式定位监控方法，包括以下特征、步骤及子方法：

1.1 监控终端通信连接采取的通信方式

目前的监控系统中，监控对象侧的监控终端和监控平台侧的无线通信连接大多是基于移动通信网络GSM或CDMA方式实现的，原因是其性价比高、不用自建网络、覆盖广，且多数采用GPRS（General Packet Radio Service）或SMS(Short Message Service)的方式。本发明提供的方法则是用USSD（unstructured supplementary service data非结构化补充数据服务）方式实现的监控对象侧的监控终端与监控平台侧的无线通信连接。

1.2 USSD通信连接的发起方

USSD的发起通常是在用户的手机（无线通信终端）上，用户用手机拨打USSD接入号，系统根据用户在手机上的输入再回复相应的信息，这个交互式的“会话”过程是在用户侧（监控主体侧）发起的。而本发明提供的方法是让监控对象侧的监控终端向监控平台侧直接发起USSD连接，从而建立面向连接的监控信息传输通道。

本方法须要在监控终端集成至少一个手机模块（须支持USSD功能，最好采用工业级产品），然后从无线通信网络运营商取得至少一个的专用于监控的USSD接入号（例如*109*2#），并将取得的USSD接入号预先设置在监控终端的拨号电路中。

1.3 USSD连接发起的触发方法

由于USSD的连接不像GPRS可时时在线，由监控对象侧发起的USSD连接必须按用户（监控方）的需要进行触发，即触发监控对象侧的监控终端向平台进行拨号（USSD接入号），从而建立起USSD通信连接，利用此信道即可进行遥信和监控指令的传输。

考虑到使用的方便性和触发的成本，本发明推荐采用的两种触发方式为振铃触发或短信触发，并优先采用振铃触发方式。原则上，只要是网络运营商的信令系统网、经信令网关（Signaling Gateway）转接网络中的单元都能通过这两种方式触发USSD连接的发起。

1.3.1 用户（监控方）直接触发（适合点对点的监控）

1.3.1.1 用户（监控方）直接向监控对象侧的监控终端电话呼叫或发短信，使监控终端的接收电路开始振铃，同时根据主叫号码判断出监控方的身份并鉴权。

1.3.1.2 判断目前连接状态，并进行相应的处理。如果USSD已经连通，则可电话或短信提示用户目前的连接状态；如果USSD连接尚未建立，则立即挂断来电振铃，同时监控终端拨打USSD接入号，建立通信连接。

1.3.2 用户（监控方）通过监控平台侧间接触发（适合点对多点的监控）

1.3.2.1 鉴权后的用户通过互联网（包括GPRS、WLAN等无线方式）给监控平台侧下达监控请求，监控服务器再通过电话呼叫或发短信的方式触发监控终端拨打USSD接入号，发起监控系统的通信连接。

1.3.2.2 用户打电话或发短信给监控平台侧，监控平台根据主叫号码判断出监控方的身份并鉴权。然后通过呼叫平台（用户交换机）或短信平台下行向监控终端电话呼叫或发短信，以触发监控终端拨打USSD接入号，发起监控系统的通信连接。

1.3.2.3 用户拨打USSD接入号，向监控平台侧发起监控请求，监控平台根据主叫号码判断监控方的身份并鉴权，然后通过呼叫平台（用户交换机）或短信平台下行向监控终端电话呼叫或发短信，以触发监控终端拨打USSD接入号，发起监控系统的通信连接。如果接入资源有限，用户拨打的USSD接入号可以和监控终端拨打的USSD接入号一致（例如共用*109*2#）。这种情况下，一定要区分设置相应的用户指令和监控指令，以及用户监控流程和监控通信流程，须保证用户输入的用户指令和监控对象侧的监控终端发送的监控指令不能相同，以免产生冲突。

1.4 USSD监控通信连接方法

为了全面、高效地利用好USSD通道，使用本方法之前应向无线网络运营商了解USSD平台的相关参数，包括响应时间、超时时间、字节限制、信息格式。在此规则的范围内，应用本发明提供的以下方法。

1.4.1 因为USSD采用的是交互、间隔式的通信方式，系统须收到消息才会给出回应，即USSD上行数据和下行数据是一对一、分时发送的。本发明方法将一个交互周期分为两个时隙，即上行时隙和下行时隙。USSD方式对每次通信的数据量都有明确的要求（通常是16到97个字节左右），所以在每次监控终端向平台发送信息的时候，监控终端须进行流量控制。

首先定义几个参数： USSD每次上行传送的最大信息量Du（字节），USSD每次下行传送的最大信息量Dd（字节），终端拨USSD接入号到系统给出回应建立通信之间的时间Tb（秒），终端产生上行数据的数码率Fu（字节/秒），USSD系统超时时间To，系统产生下行数据的数码率Fd（字节/秒）， USSD上行的实际带宽Bu（字节/秒），USSD下行的实际带宽Bd（字节/秒）。

在上行时隙中，上行传送Du的时间Tu（秒），从终端收到系统消息到发送信息给系统（监控平台侧）的时间Tt（秒）；在下行时隙中，下行传送Dd的时间Td（秒），从系统（监控平台侧）收到终端消息到发送信息给终端的时间Ts（秒）。

对于单手机模块的USSD连接：Bu=Du/(Tu+Td)；Bd=Dd/(Tu+Td)；

在本发明方法中，对于一个交互周期，为使平台侧和终端侧的负荷状态均衡，根据网络系统优化的需要，位于上沿的系统发送等待时间Ts和位于下沿的终端发送等待时间Tt须建立对应关系。设置一个优化比例系数R，因此对于一个USSD连接有如下关系：R＝Ts/Tt,设Tt=Δ，即有Ts=R·Δ。

对于单手机模块的USSD连接，要保证正常的通信须满足以下条件：

{（R+1）·Δ+Tu+Td}<Min(Du/Fu, Dd/Fd)<To

即：Δ<{(Min(Du/Fu, Dd/Fd)－Tu－Td)/( R+1)}<{ (To-Tu-Td)/（R+1）}

{ (To-Tu-Td)/（R+1）}是常态项，{(Min(Du/Fu, Dd/Fd)－Tu－Td)/( R+1)}中Fu、Fd可能是常量，也可能是变量，一旦{(Min(Du/Fu, Dd/Fd)－Tu－Td)/( R+1)}趋等于0，在保持通信状态的前提下，Δ也须趋等于0。这时，系统须立即触发监控终端启用新的手机模块，同时触发其在前一个手机模块拨打USSD接入号的至少TB时间后，拨打USSD接入号建立新的USSD通信连接，同时平台侧须增加提供一个接入线程为该终端使用。

对于增加后的两个手机模块的USSD同时并行连接，正常通信须满足的规则为：

Δ<{(Min(2Du/Fu, 2Dd/Fd)－Tu－Td)/( R+1)}<{ (To-Tu-Td)/（R+1）}

·

·

·

n个USSD同时并行连接，规则为：

Δ<{(Min(n·Du/Fu, n·Dd/Fd)－Tu－Td)/( R+1)}<{ (To-Tu-Td)/（R+1）}；

Bu=n·Du/(Tu+Td)；Bd=n·Dd/(Tu+Td)

建立了新的通信连接后，缓冲存储区产生的数据可能产生数据溢出设为DO。通过新建立的USSD连接,将DO一并下传,并在对端完成时数据合并。

要实现以上方法须有精准的同步时钟，本发明方法在终端手机模块拨打USSD接入号后系统的下行数据中插入特定字节用于传输、设定系统时钟，同时作为终端计时器归零的一个触发信号，然后监控终端在本次交互过程中的上行数据中插入时钟校验码，通过始终校验码将终端时钟和系统时钟进行确认。

1.4.2 对于安全性要求高的监控领域，须对所有的监控指令进行加密编码，编码方式选择难破解、同时占用字节数少的加密编码方式。

1.4.3 对于遥信、监控反馈、监控指令有模拟量参数的信号，须先进行数/模转换，并按标准规则进行相应的编解码。

1.5 定位方法

本发明涉及一种无线、交互式、小数据量交换的监控方法，这种方法将主要应用在对移动的监控对象的监控，或由移动的监控方实施的监控。在这种应用中，多数情况下是需要了解监控方或监控对象位置的，所以本发明将定位系统与监控系统进行结合，以让监控系统具有更丰富、实用的功能。根据应用需要，可以拆分为两个独立的系统供选择使用。

本发明提供的监控方法中，可以采用网络定位或终端定位方式。网络定位是指原始位置信息是在系统平台侧生成的定位技术，不用或很少修改定位终端（监控终端），例如Cell-ID、AOA (到达角度)技术、TOA (到达时间) 技术、TDOA (到达时间差) 技术；终端定位技术是指原始位置信息是在定位终端（监控终端）生成的定位技术，须要修改定位终端，例如GPS技术、AGPS技术。如果终端定位技术应用于远程监控系统，定位终端生成的原始位置信息须经远程通信方式传送到监控方。

1.5.1 网络定位方式

如果采用网络定位技术，则可借助无线通信网络运营商的LBS平台，根据监控系统的请求，实时向LBS平台采集监控终端或者监控方的位置信息。利用该方式将定位和监控结合的两个方法实例：

1.5.1.1 监控方是移动的定位监控方法及步骤（例如门禁控制方法）

首先，按照设定的定位频率，实时采集人员的手机（无线通信终端）位置信息，一旦人员进入门禁的范围，系统自动向门禁终端（即监控终端）发起USSD通信连接请求。然后，根据该请求，门禁终端立即拨打USSD接入号，从而建立USSD通信连接，同时系统随机产生一个对应该用户ID的门禁进入或操作密码，通过USSD通信连接发送到门禁终端，并进行存储；同时备份在门禁平台侧（监控平台侧）的数据库中备查。最后，用户通过手机（无线通信终端）拨打专用于门禁系统的USSD接入号，查询该用户ID对应的门禁密码，并在门禁终端上输入，门禁终端将用户输入密码与此前存储的该用户ID对应的密码进行对照，如果一致，门禁终端则开门放行，并作相应的记录。

目前的门禁系统中，多数不能解决“代人打卡”的问题，“迟到”、“早退”等现象不能从根本上查询判断。另外，多数门禁系统须要求人员添置用于身份识别的附加装置，例如门禁（考勤）卡，一旦人员忘带卡片，系统将产生误判。本方法将门禁系统结合定位系统，共同判断人员的真实状态；同时通过USSD监控方式，利用人员已有的、随身的手机作为人员ID的判断依据，让人员不增加新的附加装置。

1.5.1.2 监控对象是移动的定位监控方法及步骤（例如车辆监控的方法）

对于定位应用，按用户的应用需求实时地从LBS平台上采集车载监控终端的位置信息，完成在GIS服务器上的位置对照，供系统判断、查询。对于监控应用，按照前述的方法建立起监控终端到监控平台侧的通信连接，然后利用该信道传输相应的遥信和遥控指令，完成相应的监控，监控终端分为车载型和非车载型：置于车内的车载型监控终端可监控车辆开关门窗、断油电、启动、监听和无人驾驶；置于车外的非车载型监控终端可监控其它设施。

例如：按照设定的定位要求，实时采集车辆的位置信息，当检测到车辆进入某个设定区域时，系统通过USSD监控信道向车载监控终端发送周边路况、周边停车位及基于位置的广告信息，车载监控终端将路况的文字信息转换为语音信息，然后通过听筒或扩音器传达给车主；当检测到车辆进入某个设定区域时，系统通过USSD监控信道向相关的监控终端发送监控指令，以执行相应的控制操作，例如：开关车闸门、开关路灯、路桥自动收费。

同理，对于监控对象、监控方都是移动的定位监控同样采用上述方法，前提是解决好移动监控终端的电源问题。

1.5.2 终端定位方式

  如果定位系统采用终端定位技术，即原始位置信息在监控终端生成，并由定位（监控）终端进行采集。最佳的方式是：按照前述的方法让监控终端发起建立两个USSD通信连接，一个用于位置信息的传送，一个用于监控遥信和遥控指令的传送。如果上行（从终端到平台）的遥信数据量小，能够实现和位置信息同时打包传输，或间隔分发传输，则可以只用一个USSD通信连接，同时监控定位（监控）终端只需要一个手机模块，降低了硬件成本。但是如果只采用一个USSD通道同时用于监控和定位，对相应的控制指令须进行合理区分或按标准规则编码，否则将会引起系统混乱或冲突。

  除此之外，前面所述的“监控方是移动的定位监控方法及步骤”及“监控对象是移动的定位监控方法及步骤”的两种方法实例在终端定位方式中同理实现。

二、为了实施上述方法，解决远程监控中的窄带、交互通信的技术问题，本发明解决其技术问题所采用的技术手段是一种基于无线通信网络的交互式定位监控系统，包括以下的技术措施：

本发明系统可以拆分为“基于无线通信网络的交互式定位系统”和“基于无线通信网络的交互式监控系统”两个独立的系统，可以单独使用定位系统，也可单独使用监控系统。但考虑到本发明是通过无线通信网络实现的监控，多数应用是针对不需要进行布线或不能进行布线的监控系统。而这种监控系统中的监控终端、被监控方（监控客体）或者是监控方（监控主体）是处于移动中的，例如车辆、船舶的监控和嵌入式的手机（无线通信终端）监控等等，这些监控应用都是基于或者需要位置信息的，因此本发明将定位系统和监控系统按照一种新的方法进行了结合。

2.1 在监控平台侧进行相关网络单元之间的数据通信连接，包括应用层的连接。

2.1.1 将监控服务器直接和LBS（Location Based Services基于位置的服务）平台、USSD（unstructured supplementary service data非结构化补充数据服务）平台、信令触发平台、GIS服务器、WEB服务器、数据库服务器、应用服务器进行连接（最好使用光缆）。如果系统负荷允许，GIS（Geographic Information System）服务器、应用服务器、WEB服务器、数据库服务器可以部分或全部集成到监控服务器内。

2.1.2 信令触发平台由用户交换机、短信平台接口、标准通信接口电路构成。信令触发平台的作用是通过电话振铃、下行短信的方式触发建立监控信道，可以同时采用电话振铃、下行短信的方式，进行一主一备的热备份连接；也可以单独使用其中的一种方式，这样在信令触发平台中可以省去用户交换机或者短信平台接口。用户交换机和局端交换机用中继线连接，用户交换机和监控服务器通过用户线经通信接口电路转换相连；短信平台接口一端通过API协议和短信网关连接，另一端通过标准通信接口和监控服务器连接。不用新增、改变信令协议，全部采用网络运营商当前的信令系统（例如7号信令）。如果终端数量少，同时为了节约初期建设成本，信令触发平台可以用电话拨号器、短信发送模块、标准通信接口电路及排队缓存电路代替构成，电话拨号器、短信发送模块通过标准通信接口电路直接和监控服务器连接。如果信令触发平台仅用到下行短信方式，则该平台可以省去，只须将监控服务器通过相应的API协议直接和短信网关相连即可。但是考虑到：短信可能产生的延迟、非面向连接的特性以及降低建立监控信道的通信成本的需要，本发明建议单独或配合采用电话振铃触发方式。

2.1.3 通过相应的API协议, 监控服务器分别和LBS平台、USSD平台直接连接，与LBS可以采取IP直连的方式。如果本发明需承载其它增值功能业务，则须在（定位监控）监控服务器上通过相应的API协议接入所需的应用服务器，按需求向用户提供交互式的增值应用服务；也可以在监控服务器上人工录入增值应用服务的内容，然后按需求向用户进行交互式的发布。

2.2 在监控对象侧进行相关组件之间的数据通信连接。

2.2.1 基本的组成部分包括：CPU处理器、手机模块（须支持USSD和GPRS功能）、信道触发器、各类存储器、各类数据输入输出端口、收发控制端口、同步时钟、计时器、电源电路、标准通信端口构成，各电路器件之间可通过计算机数据总线连接。

2.2.2 信道触发器由挂断和拨号电路、振铃控制端口、短信接收和触发电路组成，且与信令触发平台功能对应。如只需电话或短信触发，则可以省去短信接收和触发电路或电话接收和挂断电路、振铃控制端口。

2.2.3 监控终端侧的扩展外设组成由其特定的行业应用决定。例如GPS系统、移动POS机应用、工控应用、移动游戏娱乐行业等。GPS监控系统，须另接入GPS接收模块、单向遥信数据输入端口；移动POS金融系统须另接入标准POS机终端；工业控制运用中，须另接入相应的传感器及检测控制电路。

本发明的有益效果是开创了一种全新的建立交互式连接的窄带通信方法，既保证了通信连接的QOS（服务质量），又让通信连接的成本变得很低廉，利用该方法可在广泛的领域实施即时、交互式的监控应用，解决了传统监控方式中的通信连接覆盖少、形式单一、成本高、无交互的诸多局限性。

附图说明

图1是基于无限通信网络的交互式定位监控方法及系统结构示意图

图2是USSD系统结构示意图

图3是监控终端结构示意图

图4是交互通信时隙波形图

图5是车辆定位监控实例中的USSD方式操作流程图

图6是车辆定位监控实例中的WEB方式网页图

图1是基于无限通信网络的交互式定位监控方法及系统结构示意图。

图1中： 1.应用服务器，2.GIS服务器，3.数据库服务器，4.WEB服务器，5.Internet，6.监控服务器， 7.LBS平台， 8.USSD平台，9.信令触发平台，10. 监控方手机， 11.GSM/GPRS，12. 电脑，13.监控终端，14.监控终端外设。 

图1中上虚线的上方是监控平台侧，下虚线的下方是监控对象侧，上下虚线中间是无线通信网络及监控方侧。图中无线通信网络运营商的LBS平台(8)可以是采用任何定位技术的LBS平台（包括GPS技术、CELL-ID技术、AGPS技术以及TDOA技术等等）。图1中信令触发平台(9)、LBS平台(8)和USSD平台(8)都（通过系统网关）直接和GSM/GPRS(11)进行连接。

图2是USSD系统结构示意图。

图2中：1.HLR（Home Location Register）,2.USSD服务器，3.数据管理终端，4.监控服务器，5.SS7link，6.100Base-T以太网。

图2所示，USSD（Unstructured Supplementary Service Data）即非结构化补充数据业务，是一种基于GSM网络的新型交互式数据业务，它是在GSM的短消息系统技术基础上推出的新业务。USSD业务主要包括补充业务（如呼叫禁止、呼叫转移）和非结构补充业务（如证券交易、信息查询、移动银行业务）两类。

USSD是一个特定网络应用中的移动终端（MS）和网络实体间(MSC/VLR和HLR)之间的应用协议。其中，USSD服务器有两个网络接口分别对应于HLR（Home Location Register） 和局域网：一方面，它通过SS7link（七号信令）的MAP部分与GSM系统的HLR相连；另一方面，它通过 100Base-T以TCP/IP与监控服务器连接。 　　监控服务器则提供各种应用接口，与LBS平台、GIS服务器等等连接在一起。GSM系统以及USSD均起着透明通道的作用，USSD业务的处理主要在监控服务器上完成，然后将处理结果传到手机（无线通信终端）。 　　数据管理终端则向无线通信网络运营商提供一个易用的基于图形的系统管理维护界面，具有应用管理、用户维护、用户活动跟踪、错误告警等一系列的功能。USSD系统采用这种结构，对原有的系统结构影响较小，保持了原有系统的稳定性；还可以针对本地定位监控系统的具体情况灵活地推出多种信息增值功能业务，方便地为无线通信网络用户提供各类有关的数据业务。

图3是监控终端结构示意图。

图3中：15.手机模块（须支持USSD）,16.CPU处理器,17. 信道触发器,18.标准存储器,19.标准数据输入输出端口,20.收发控制端口,21.同步时钟,22.计时器,23.电源电路,24.标准通信端口构成,25.计算机总线。

信道触发器（17）由挂断和拨号电路、振铃控制端口、短信接收和触发电路组成。在车辆监控实施例中，只选用了振铃触发方式，即信道触发器（17）只包括挂断和拨号电路、振铃控制端口。

图4是交互通信时隙波形图。

图4中：

1.发送上行信息的时间；

2.从系统（监控平台侧）收到终端消息到发送信息给终端的时间Ts（秒）；

3.发送下行信息的时间；

4.从终端收到系统消息到发送信息给系统（监控平台侧）的时间Tt（秒）：

图中波形图中上沿是监控平台侧的时长，下沿是监控对象侧的时长。在上行时隙中，发送上行信息的时间可保守地认为略等于上行传送Du的时间Tu（秒）；在下行时隙中，发送下行信息的时间可保守地认为略等于下行传送Dd的时间Td（秒）。

图5是USSD监控流程示意图

图5中：利用USSD对车辆进行监控的前提是：用户的手机终端必须支持USSD功能，目前市面上绝大多数的手机均支持USSD功能。

 

图6是WEB方式监控的页面示意图。

图6中：①车辆监控网站的登录页，②数据库分级鉴权分析，③车辆监控网站的监控页面

对WEB服务器的访问，用户可以通过PC（个人电脑）上网浏览，也可以通过notebook（手提电脑）或者手机（无线通信终端）终端通过WLAN(Wireless LocalAreaNetwork)或者GPRS等无线上网的浏览方式对WEB服务器进行访问（见图1）。

WEB方式的车辆监控，由于可用资源更多，所以可以完成USSD手机监控的所有功能，同时还能提供一些例如车辆“轨迹回放”、“越界报警”、“分级权限管理”以及其它车辆信息增值功能业务的二次开发等等。以后3G移动通信网络的建设，给手机（无线通信终端）上网带来了更充裕的带宽资源，本专利中WEB方式的车辆定位监控实际上已经为3G无线通信网络中的车辆定位监控应用做出了技术贮备，今后手机（无线通信终端）可以同时选择两种方式（USSD或者WEB方式）进行车辆定位监控。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，首先将监控服务器(6)直接和LBS平台(7)、USSD平台(8)以及信令触发平台(9)连接，WEB服务器(4)直接和公网和监控服务器连接，最后GIS（Geographic Information System）服务器(2)与监控服务器(6)进行连接。监控服务器、USSD平台和LBS平台最好同在一个内网中，处在一个IP地址段里面；如果需要单独跨网另做路由，也最好用光纤跳接。在承载用户数少、信息处理量不大的情况下，整个虚线筐可以用一个监控服务器来集成完成。

   上下虚线中间的监控方通过手机（无线通信终端）或电脑发出监控的请求，监控服务器根据请求检测用于监控的USSD通信通道的状态：如果是连接状态，就直接用该信道进行监控信息和指令的传输，进行遥信采集和对监控终端及其外设的控制；如果是断开状态，监控服务器（6）驱动信令触发平台（9）通过短信触发或电话振铃触发的方式让监控终端的手机模块主动拨打USSD接入号，从而建立起监控终端到监控服务器的通信连接，然后直接用该信道进行监控信息和指令的传输，进行遥信采集和对监控终端及其外设的控制。

   为了降低用于信令触发的通信成本，本实施方式中优先采用电话振铃的方式进行触发，即监控服务器根据监控请求，通过信令触发平台拨通监控终端的手机模块，然后由信道触发器中的挂断和拨号电路、振铃控制端口电路先挂断触发平台的呼叫电话，然后由触发监控终端的手机模块拨打设定的USSD接入号，从而建立监控对象侧到监控平台侧的通信连接。通过该方法进行的通信连接的触发，通信费为零，不会产生监控侧的主被叫话费及信息费，也不会产生监控终端的主被叫话费及信息费。可见，这是一种“零成本”的交互式通信连接发起方法。

实施例1：车辆定位监控系统

以下本发明提供一个基于无线通信网络的交互式定位监控系统的实例，即车辆定位监控系统。首先，从无线通信网络运营商取得至少一个的专用于监控的USSD接入号（例如*109*2#）,该系统通过无线通信网络中的LBS平台进行对车载监控终端的定位，再通过USSD让手机用户与监控终端进行交互式的“对话式”监控（包括监控终端遥信采集和位置信息的查询）。另一方面，按照本发明方法，监控终端在请求电话拨号振铃的触发下，主动拨打定位监控的USSD接入号，建立起面向连接的数据通信通道，上行传输监控信号和下行接受控制指令。通过互联网上对监控服务器的访问，用户还可以独立、自主的在电子地图上面对监控终端进行定位和监控。

2.3.1手机监控 2.3.1.1 手机交互查询     用户通过手机拨打USSD的专用接入号，系统便通过USSD平台让用户手机终端和定位监控服务器之间建立起了交互式的通信连接，对于手机终端通过USSD服务器建立起的透明传输的电路信道里传输的应用请求，监控服务器须先做出预判。对于有关位置的用户请求(例如：车辆定位、周边路况等)，监控服务器首先将位置请求通过存贮转发的方式与LBS服务器建立通信连接，LBS服务器再根据位置请求生成了目标点的经纬度信息后，反馈回监控服务器。监控服务器再将该经纬度信息传送至GIS服务器，完成位置信息的对照，生产“什么的附近”的文字描述，并且通过GIS引擎在电子地图上生成的相应的图层描点。GIS服务器完成的位置信息对照可以供监控服务器和WEB服务器进行调用，然后监控服务器将根据用户发起的有关位置的请求，将调用结果处理加工后，按照USSD平台的API协议要求，下行发送给手机用户。对于无关位置的用户请求（例如违章查询、洗车指数、车主须知以及广告业务等），经过监控服务器的预判后，先释放与LBS服务器的通信连接，然后在监控服务器内将数据整理打包给USSD平台，最后下行发送给用户。 2.3.1.2 手机控制     用户通过手机拨打USSD的专用接入号，系统便通过USSD平台让用户手机终端和监控服务器之间建立起了交互式的通信连接，对于手机终端通过USSD服务器建立起的透明传输的电路信道里传输的应用请求，监控服务器须先做出预判。对于控制车的用户请求(例如：开关车门、断油电、监听操作等)，监控平台可采取两种控制方式：第一、监控服务器根据用户发送的USSD上行请求，解析、转换为车载监控终端（另行专利申报）要求的SMS(Short Message Service)控制指令格式，然后监控服务器根据与SMS平台服务器连接的API协议，将转换后的SMS控制指令通过SMS平台的下行短信通道，下传到车载监控终端；第二、按照本发明提供的“基于无线通信网络的交互式定位监控方法”建立车载监控终端到监控平台的通信连接，通过该通信连接由监控平台按照用户手机发送的请求直接向车载监控终端下达控制指令。

车载监控终端在接收到监控平台下行传达的控制指令后，通过安装在车辆内的控制电路对车辆进行控制操作。在车载监控终端对车的控制操作完成以后，车载监控终端将通过其主机内的手机模块向车主手机通过电话或短信报告控制的状态提示（例如“已成功”、“熄火成功”等等）。这样，从用户手机终端对控制请求的发起到最后用户得到车载监控终端的确认的控制过程同样让用户的控制操作具有双向、交互式的特性。 

2.3.2网上监控    用户可以登陆车辆监控网站（例如www.autokeeper.net） ,在网站上对监控终端进行监控。  用户通过互联网和系统的WEB服务器建立起通信连接，WEB服务器在完成鉴权等预处理操作以后，连接监控服务器完成应用层的处理。

2.3.2.1 网上查询

对于有关位置的用户请求(例如：定位、历史轨迹、周边路况等)，监控服务器首先将位置请求通过存贮转发的方式与LBS服务器建立通信连接，LBS服务器再根据位置请求生成了目标点的经纬度信息后，反馈回监控服务器。监控服务器再将该经纬度信息传送至GIS服务器，完成位置信息的对照，生产“什么的附近”的文字描述，并且通过GIS引擎生成电子地图上的描点。GIS服务器完成的位置信息对照可以供监控服务器和WEB服务器进行调用,WEB服务器将调用的结果通过互联网采用Browser/Server的方式，让在线用户进行查询。对于无关位置的用户请求（例如违章查询、洗车指数、车主须知以及广告业务等），经过WEB服务器的预判后，监控服务器先释放与LBS服务器的通信连接，然后在监控服务器内将数据整理打包给WEB服务器，最后让在线用户浏览查询。

2.3.2.2 网上监控     如果用户在网上发起控制终端的请求(例如：开关车门、断油电等)，监控平台可采取两种控制方式：第一、监控服务器根据将根据WEB服务器得到的请求，解析、转换为车载监控终端（另行专利申报）要求的SMS(Short Message Service)控制指令格式，然后监控服务器根据与SMS短信平台服务器连接的API协议，将转换后的SMS控制指令通过SMS平台的下行短信通道，下传到车载监控终端；第二、按照本发明提供的“基于无线通信网络的交互式定位监控方法”建立车载监控终端到监控平台的通信连接，通过该通信连接由监控平台按照WEB服务器得到的用户请求直接向车载监控终端下达控制指令。

车载监控终端在接收到监控平台下行传达的控制指令后，通过安装在车辆内的控制电路对车辆进行控制操作。在车载监控终端对车的控制操作完成以后，车载监控终端将通过其主机内的手机模块向车主手机通过电话或短信报告控制的状态提示（例如“已成功”、“熄火成功”等等）。这样，从用户手机终端对控制请求的发起到最后用户得到车载监控终端的确认的控制过程同样让用户的控制操作具有双向、交互式的特性。

本发明实施例的定位系统既可以采用终端定位（GPS定位），也可采用网络定位（利用LBS平台定位）。如果采用GPS的终端定位，就须修改车载监控终端，即增加一个GPS卫星接收模块、相应的遥信量输出控制电路以及相关的通信端口，按照本发明提供的USSD通信连接方法，完成原始位置信息的上传，和监控指令的下传。

LBS定位系统不同于GPS定位系统在于：GPS的位置信息生成于监控终端，即定位的对象侧；位置信息处理在监控方，即定位的平台侧。本发明的定位系统中位置信息的生成和信息处理都在定位监控的平台侧，即都是在定位监控系统平台里完成的，因此减少了信号传输环节，也减少了系统故障点，降低了定位监控的使用成本。同时，因为在LBS、USSD和业务层之间的数据交换和传输都是在无线通信网内完成，所以无线通信网络的覆盖范围即是整个定位监控系统的有效工作范围。这将比GPS的有效工作范围取决于卫星定位网和GSM（无线通信网络）的两张网络的交集的范围要广很多。

本发明实施例的有益效果是：1、让车主对终端的查询和控制不求助第三方，通过互联网和USSD互动短信的方式实现独立、自主的监控。2、对终端的查询和控制方式是双向的、交互式的、即时的，同时可以是随身的。3、通过该系统可以承载大量的有关的信息增值服务（例如违章查询、洗车指数等）。

实施例2：手机（无线通信终端）智能交互的方法

本实施例方法是“基于无线通信网络的交互式定位监控方法”的子方法。传统的手机（无线通信终端）USSD交互方法是用户通过手机终端拨打USSD接入号发起的交互通信连接，通过本方法便可实现从监控平台侧（系统侧）主动发起手机终端到系统的通信连接及应用。包括一下步骤：

第一、按照本发明方法将手机终端（须支持USSD功能）进行相应的软件改造（多数手机不需要修改硬件）。

第二、系统侧根据应用请求，以特定的主叫号码向用户手机发起呼叫，让手机终端产生振铃信号，或有电话呼入提示信号。

第三、手机终端根据该呼叫的主叫号码进行判断、鉴权：如果是非系统设定的触发主叫号码，则按原手机通信方式执行操作；如果是系统设定的触发主叫号码的呼入，则立即挂断此次呼叫请求。

第四、启动拨号程序，主动拨打手机终端设定的USSD接入号，自动发起从用户手机终端到系统的USSD通信连接。

手机终端在收到系统消息后到发送用户消息的步骤是：a.系统消息到达用户手机终端，b.用户按“确认”后切换到输入界面，c.用户在输入界面输入信息后，按“发送”将信息发送到系统。

根据应用的需求，如果手机发送的上行信息可作为选择项供用户进行选择，例如在出租车电招系统（电话招车系统，另行专利申请）中，系统须驾驶员确认到达电招客户上车地点的时间（如:1.三分钟、2.五分钟、3.十分钟），这类应用便可把a.b.c.三个步骤压缩为一个步骤，即当出租车驾驶员收到系统消息“请确认到达电招客户上车地点的时间：1.三分钟、2.五分钟、3.十分钟”后，出租车驾驶员只须在手机终端上按“1”“2”“3”中的一个键，手机终端即刻将相应的确认信息自动发送给系统；如果手机发送的上行信息不能作为选择项供用户进行选择，例如用于学生管理的“家校通”（另行专利申请）需要学生家长、学生在手机终端上输入教学反馈或留言，那么a.b.c的步骤就不能省略。

Claims (10)

1.一种无线通信网络的交互式定位监控方法及系统，通过无线通信终端或互联网，实现对监控对象侧的定位、监控以及相关的信息增值服务的方法，其特征是：通过到达短信或电话振铃信号触发监控对象侧手机模块主动拨打USSD接入号，从而建立监控对象侧到监控平台侧的交互式通信连接，用户以此通过无线通信终端或电脑实现对监控对象侧的通信或监控。

2.一种实施权利要求1的方法的无线通信网络的交互式定位监控方法及系统，通过无线通信终端或互联网，实现对监控对象侧的定位、监控以及相关的信息增值服务的系统，其特征是： 在监控平台侧，将监控服务器直接和LBS平台、USSD平台、信令触发平台、GIS服务器、WEB服务器、数据库服务器、应用服务器进行连接，同时GIS服务器、应用服务器、WEB服务器、数据库服务器可以部分或全部集成到监控服务器内；将监控对象侧的监控终端和相应的监控外设进行连接。

3.根据权利要求1、2所述的无线通信网络的交互式定位监控方法及系统可拆分为独立的基于无线通信网络的交互式定位方法及系统和独立的基于无线通信网络的交互式监控方法及系统，其特征是基于无线通信网络的交互式定位监控方法及系统可单独用于定位或监控，定位方式既可以采用包括GPS技术的终端定位技术，也可采用包括LBS技术的网络定位技术，如果采用包括GPS技术的终端定位技术，则须建立监控对象侧的定位终端到监控平台侧的交互式USSD通信连接；如果采用包括LBS技术的网络定位技术进行单独定位，则无须建立监控对象侧的定位终端到监控平台侧的交互式USSD通信连接，在平台侧即可生成位置信息。

4.根据权利要求1、2所述的无线通信网络的交互式定位监控方法及系统，其特征是监控方侧用户通过无线通信终端的USSD方式或电脑的互联网WEB方式实现对监控对象侧的通信或定位监控。

5.根据权利要求1、2所述的无线通信网络的交互式定位监控方法及系统在每个交互通信周期中须满足相应的时隙规则，其特征是：Δ<{(Min(n·Du/Fu, n·Dd/Fd)－Tu－Td)/( R+1)}<{ (To-Tu-Td)/（R+1）}，其中n是并行USSD连接数，Du是USSD每次上行传送的最大信息量，Dd是USSD每次下行传送的最大信息量，Fu是终端产生上行数据的数码率，Fd是系统产生下行数据的数码率，Tu是上行时隙中上行传送Du的时间，Td是下行时隙中下行传送Dd的时间，To是USSD系统超时时间，R是优化比例系数，Δ是从终端收到系统消息到发送信息给系统（监控平台侧）的时间。

6.根据权利要求1所述的无线通信网络的交互式定位监控方法包括无线通信终端或手机的智能交互方法，其特征是：通过以特定的主叫电话对改造后的无线通信终端或手机发送短信或发起呼叫产生的振铃信号触发无线通信终端或手机主动拨打USSD接入号，从而自动发起从无线通信终端或手机到系统的USSD通信连接。

7.根据权利要求2所述的无线通信网络的交互式定位监控系统中信令触发平台由用户交换机、短信平台接口、标准通信接口电路构成，或由电话拨号器、短信发送模块、标准通信接口电路及排队缓存电路代替构成。

8.根据权利要求2所述的无线通信网络的交互式定位监控系统中监控对象侧的监控终端包括CPU处理器、支持USSD功能的手机模块、信道触发器、各类存储器、各类数据输入输出端口、收发控制端口、同步时钟、计时器、电源电路、标准通信端口构成，各电路器件之间通过数据总线连接。

9.根据权利要求7所述的无线通信网络的交互式定位监控系统中监控终端中的信道触发器由挂断和拨号电路、振铃控制端口、短信接收和触发电路组成，且与信令触发平台功能对应：如只需电话或短信触发，则可以省去短信接收和触发电路或电话接收和挂断电路、振铃控制端口。

10.根据权利要求2所述的无线通信网络的交互式定位监控系统用于车辆定位监控系统中，其特征是用户通过手机USSD或电脑WEB的方式直接、交互式地监控车载监控终端，并可控制相应车辆电路。

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