CN105451332A

CN105451332A - 一种基于手机的定位伪基站的方法

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Publication number: CN105451332A
Application number: CN201510782566.9A
Authority: CN
Inventors: 李世宝; 路锦博; 刘建航; 陈海华; 郭晓菲; 丁淑妍; 张文斌
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2016-03-30

Abstract

本发明属于通信技术领域，涉及一种基于手机的定位伪基站的方法，旨在不使用高昂的专业定位设备仅利用智能终端实现对伪基站的定位与追踪。该算法通过智能终端测量伪基站的功率信息；智能手机将测量数据上传至云端，在云端进行数据的预处理；将信号强度较高的点与信号强度较低的点相连结，取其中位线；根据信号强度的分布特性，使用该中位线将地图分割；根据多个点的切分，最终定位并追踪伪基站。本发明仅利用智能手机实现了伪基站的定位与追踪，极大地降低了伪基站查处的成本，同时使得伪基站的查出更加方便、快捷。

Description

一种基于手机的定位伪基站的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于手机的定位伪基站的方法。

背景技术

GSM是目前应用最广泛的移动通讯标准，国内的三大运营商，移动、联通和电信，的2G移动网络均采用GSM协议。由于，GSM子1991年在欧洲开通以来，已经过去20多年，在这期间很多技术人员通过研究发现了GSM基站存在的安全漏洞，甚至在国外早已出现了GSM嗅探工具以及GSM开源项目。这些研究成果被不法分子利用，用于诈骗移动用户的钱财，更有甚者用来散播反党反社会的言论，企图危害国家和地区安全。

伪基站利用移动信令监测系统监测移动通讯过程中的各种信令过程，或得手机用户的当前介入基站信息(cell-id)。当用户的该信息与业务选择区域一致时，伪基站持有者就会下发提前编辑的诈骗短信。信令检测系统实时监控通讯网络中的相关联路，其中包括：A接口(MSC到BSC之间的信令链路)、C接口(MSC到HLR之间的信令链路)、E接口(MSC到其他MSC之间的信令链路)以及MSC到LSTP之间的信令链路，以获得伪基站覆盖范围内的用户详细信息，包括：当前的位置信息(cell-id)以及手机号。

伪基站在启动后干扰和屏蔽其覆盖范围内的运营商信号，然后在短时间内搜索并获得该范围内的手机用户信息，将短信下发到捕捉到手机。持续屏蔽运营商的信号的时间在10秒到20秒之间，一旦推送完短信，对方手机就会被踢出伪基站，用户才能重新正常通讯。但是，有很多用户的手机不能自动恢复信号，需要重启。

伪基站可以冒充任意号码向用户手机推送信息，包括110，120等公众号码。且伪基站一般放在车上，时速不高于60千米就可以正常工作，所以其隐蔽性和灵活性都很强，不一定位与追踪。此外，不法人员使用伪基站的区域一般选择在银行门口，十字路口等人员聚集区，此类区域的信道环境复杂多变严重影响定位精度。

由于伪基站的灵活性、多变性以及定位的复杂性，关于伪基站定位与追踪目前还没有成熟的商用技术和方法。现有的技术方案主要是：根据非法广告信息中的联系方式，顺藤摸瓜找到违法人员，这种方法不够可靠，对于没有联系方式的工作伪基站不能够有效处理；移动运营商根据某一地区的掉话率大概判断伪基站所处位置，然后通知相关执法人员执法，这种定位方式不够灵活，定位精度较差；使用专业的测量设备地毯式搜索，这种方法需要大量的专业人员，耗时耗力。

在中国专利“一种伪基站的自动识别方法及系统”(专利号201401739364)中已经提出了伪基站的识别方法。所以，本发明是在其基础上提出的，进一步实现定位与追踪的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种不需要专业定位设备仅使用多部手机实现对伪基站的定位与追踪方法，使得定位与追踪伪基站更加的便捷，快速，降低执法成本。

为了解决上述技术问题，本发明的方案包括如下步骤：

步骤1、用户从手机OS层面得到基站的信息，基站信息包括：基站编号(CID)，基站信号强度(BSSS)，位置区域码(LAC)。根据专利的方法找到伪基站的基站编号，然后对其进行持续测量；

步骤2、所有检测到伪基站的手机用户，可以选择是否将手机测量到的伪基站信息上传至云端；

步骤3、在云端建立用户测量表已接受用户上传的数据。用户测量表既UM表，UM表包含ID，SS和GPSL三个字段，其中ID字段表示伪基站的基站编号，SS字段表示伪基站的信号强度，GPSL字段表示用户当前所在位置的GPS信息；

若用户选择上传，则在云端对收到的伪基站信息进行预处理；

步骤4、在云端的预处理包括两个步骤：

首先，对UM表中ID字段的值进行统计分析，查找到出现频次最高的ID值，剔除与该ID值不同的表项。

其次，对UM表中的GPSL字段的值进行统计分析。以UM表中GPSL字段的第一个字段值为中心，以2米为半径为基准位置使用正六边形依次对测量区域进行划分。将每个正六边形覆盖范围内的测量值称作簇，对簇内的所有的SS字段值计算其得到E[SS]，将此范围以中心GPS坐标和E[SS]值标示；

步骤5、以步骤4中描述的基准位置为起始点S，查找距离S点最近的点E(以GPS值和E[SS]值表示)。将E点与S点连结，以SE的中位线将地图划分；

若E点的E[SS]值高于S点的E[SS]值，则伪基站存在于E点所在的地图区域，将该区域存入数据库；

反之若S点的E[SS]值高于E点的E[SS]值，则伪基站存在于S点所在的地图区域，将该区域存入数据库；

步骤6、假若以步骤5查找到的伪基站处在E点所在的区域，则以E点为S点，以步骤5所提的方式查找下一个E点，继续查找伪基站所在区域，将该区域存入数据库；

若以步骤5查找到的伪基站处在S点所在的区域，则以S点为S点，以步骤5所提的方式查找下一个E点，继续查找伪基站所在区域，将该区域存入数据库；

步骤7、将步骤5查找到区域与步骤6查找到的区域比较，找出两个区域的重叠区域，伪基站就存在于该重叠区域；

步骤8、在步骤7中得到的区域中，随机找一个点作为S点，执行步骤5，6，7，直至确定的伪基站所在区域的半径不超过3米为止；

步骤9、云端将所确定区域传到手机，在手机终端显示伪基站所在区域，并通知执法部门对其进行查处。

本发明对比已有技术具有以下创新点：

(1)使用手机降低了伪基站的定位成本且无需专业设备及专业测量人员，只需要收到垃圾短信的移动用户上传自己手机测量到的伪基站信息；

(2)根据所有检测到伪基站用户上传的伪基站信息，使用简单的中位查找算法实现了伪基站的精确定位与查找。

与现有对于伪基站的定位与追踪技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明仅使用用户手机就可以实现对于伪基站的定位与追踪，使得对于伪基站的定位更加便捷，可执行。

(2)使用多部手机联合定位，并采用中位线分割空间逐步逼近伪基站所在区域的方式提高了定位精度。

(3)在定位中，充分使用了云端的数据处理能力，对大量数据进行了统计分析，有效的降低了测量环境的复杂多变性对于定位精度的影响。同时，云端高效的计算能力也使得定位与追踪伪基站的实时性有了保障。

附图说明

图1本发明所述的一种基于手机的定位伪基站的方法的流程图；

图2本发明所述的一种基于手机的定位伪基站的方法在云端进行数据处理的流程图；

具体实施方式

结合说明书附图，对本发明的具体实施方式作详细阐述。本发明提供了一种仅使用手机便可以实现定位伪基站的方法，该方法使用中位线区域划分和逐步逼近的方式查找并追踪伪基站的所在位置。所述的数据计算是在云端完成的，这使得手机实时定位与追踪伪基站成为可能。其系统主要流程如图1所示。该方法的步骤包括：

1、用户从手机OS层面得到基站的信息，基站信息包括：基站编号(CID)，基站信号强度(BSSS)，位置区域码(LAC)。根据专利的方法确定伪基站的基站编号，然后对该基站编号对应的基站数据信息进行持续测量；

2、建立用户测量表，既UM表，UM表包含ID，SS和GPSL三个字段，其中ID字段表示伪基站的基站编号，SS字段表示伪基站的信号强度，GPSL字段表示用户当前所在位置的GPS信息；

3、所有检测到伪基站的手机用户，可以选择是否将手机测量获得的UM表中的信息是否上传至云端。在云端的数据处理流程如图2所示。

4、在云端的预处理包括两个步骤：

5、以步骤4中描述的基准位置为起始点S，查找距离S点最近的点E。将E点与S点连结，以SE的中位线将地图划分；

6、假若以步骤5查找到的伪基站处在E点所在的区域，则以E点为S点，以步骤5所提的方式查找下一个E点，继续查找伪基站所在区域，将该区域存入数据库；

7、将步骤5查找到区域与步骤6查找到的区域比较，找出两个区域的重叠区域，伪基站就存在于该重叠区域；

8、在步骤7中得到的区域中，随机找一个点作为S点，执行步骤5，6，7，直至确定的伪基站所在区域的半径不超过3米为止；

9、云端将所确定区域传到手机，在手机终端显示伪基站所在区域，并通知执法部门对其进行查处。

在步骤1中，用户手机需要获取基站编号(CID)，基站信号强度(BSSS)和位置区域码(LAC)。在AndroidSDK里面提供了类android.telephony.gsm.GsmCellLocation可以获取上述基站信息。

在步骤1中，用户手机需要识别伪基站，然后对其进行测量。其中识别方法采用专利中提到的识别方法，其基本思路是监视手机基站切换信息，同时结合收集中出现的通话终端、收到垃圾短信、无法正常通讯来判断手机是否接入伪基站，记录伪基站对其持续测量。此外，在本发明中同一用户通过移动，测量不同位置的伪基站基本信息。

在步骤3中，由于云端拥有强大的数据处理能力。此外，现在的移动网络都已升级到4G网络，其网络传输速率对于定位的实时性影响很小。所以，在此方法中将测量数据上传至云端进行处理。

在步骤4中，对于用户上传的实时测量数据做了两步简单的处理，第一步的预处理主要是进一步确认伪基站的信息，由于单个手机测量的不确定性导致测得的伪基站信息可能是“假数据”。所以，首先剔除UM表中的奇异值。第二步的预处理主要是提高测量的可靠性。由于伪基站的活动区域额一般是在闹市区，在这些区域额人流密度较大，建筑物较多。所以，通讯环境复杂多变。于是，本发明采取对此区域的测量值进行区域性统计分析，以提高测量的准确性。此外，半径为2米的正六边形区域对于伪基站的定位精度而言是可以接受的。在本发明中，将半径为二米正六边形区域抽象为点，点的坐标由中心位置的GPS值和该区域内所有测量值的均值E[SS]表示。

在步骤4中，以第一个字段值作为起始点，将所有上传的测量值都已相邻正六边形划分，每个正六边形内的数据称作簇，计算出该正六边形区域的表示坐标(中心GPS值和E[SS])。

在步骤5中，由两个点(S和E)的中位线将区域分割，基于距离越近功率越强的常识，选择BSSS值较高的点所在区域为伪基站所在区域。

在步骤6中，承接步骤5的方式，在确定一个区域后，以迭代的方式将原来的BSSS值较高的点为S点，查找下一个距离S点最近的点E。并确定一个区域。

在步骤7中，通过区域相交的方式使得伪基站所在的区域逐步逼近。

在步骤8中，提出了步骤5、6、7对数据计算的结束条件——确定的伪基站所在的区域半径不超过3米，这一要求使得对于伪基站的定位精度精确到3米，这完全满足定位与追踪伪基站的要求。

在步骤9中，本发明通过在智能手机的电子地图上标记显示伪基站所在区域。此外，云端计算后将结果通知执法部门，协助执法部门依法查处。

本发明实现了对伪基站的定位与追踪，种种追踪是实时的移动定位技术。本发明相较于使用专业设备查处伪基站的方式，本发明仅利用用户手机就实现了对于伪基站的定位与追踪，使得对于伪基站的定位更加便捷，可执行；本发明使用多部手机联合定位，并采用中位线分割空间逐步逼近伪基站所在区域的方式提高了定位精度；在定位中，充分使用了云端的数据处理能力，对大量数据进行了统计分析，有效的降低了测量环境的复杂多变性对于定位精度的影响。同时，云端高效的计算能力也使得定位与追踪伪基站的实时性有了保障。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于手机的定位伪基站的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、用户从手机OS层面得到伪基站的信息，伪基站信息包括：基站编号(CID)，基站信号强度(BSSS)，位置区域码(LAC)；

步骤3、所有检测到伪基站的手机用户，可以选择是否将手机测量获得的UM表中的信息是否上传至云端；

步骤4、在云端的预处理包括两个步骤：

其次，对UM表中的GPSL字段的值进行统计分析。以UM表中GPSL字段的第一个字段值为中心，以2米为半径为基准位置使用正六边形依次对测量区域进行划分。将每个正六边形覆盖范围内的测量值称作簇，对簇内的所有SS字段值计算其得到E[SS]，将此范围以中心GPS坐标和E[SS]值标示；

2.根据权利要求1所述的一种基于手机的定位伪基站的方法，其特征在于：在步骤2中手机测量的数据可以选择是否上传至云端。

3.根据权利要求1所述的一种基于手机的定位伪基站的方法，其特征在于：在步骤3中所述用户测量表，即UM表，包含ID，SS和GPSL三个字段，其中，其中ID字段表示伪基站的基站编号，SS字段表示伪基站的信号强度，GPSL字段表示用户当前所在位置的GPS信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于手机的定位伪基站的方法，其特征在于：在步骤4中在云端对UM表中的数据进行了预处理，处理分为两步：对测量所得的伪基站ID号进行统计分析，剔除奇异值。其次，在数据处理前对数据进行了聚类划分(簇)，并对该簇内的基站信号强度值计算平均值。

5.根据权利要求1所述的一种基于手机的定位伪基站的方法，其特征在于：在步骤5中利用手机上传的测量数据，以步骤4中提到的基准位置为起始点(S点)查找距离S点最近的点E(以GPS值和E[SS]值表示)。将E点与S点连结，以SE的中位线将地图划分。

6.根据权利要求1所述的一种基于手机的定位伪基站的方法，其特征在于：在步骤5中中位线切分地图后，判断伪基站所在区域的准则是：伪基站位于E[SS]值较高的区域。

7.根据权利要求1所述的一种基于手机的定位伪基站的方法，其特征在于：在步骤6中所述下一个S点是步骤5中E[SS]值较高的点，下一个E点在步骤5所确定的区域内。

8.根据权利要求1所述的一种基于手机的定位伪基站的方法，其特征在于：在步骤7中将所有确定存在伪基站的区域比较计算重叠区域，伪基站的位置位于该重叠区域内。

9.根据权利要求1所述的一种基于手机的定位伪基站的方法，其特征在于：在步骤8中所述步骤5,6,7的结束条件是所确定的重叠区域的半径在3米以内。

10.根据权利要求1所述的一种基于手机的定位伪基站的方法，其特征在于：在步骤9中云端处理后将结果通知执法部门，并在用户手机的电子地图上标记。