CN107302750B - 一种海事卫星终端位置信息采集方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种海事卫星手持终端位置信息采集方法和系统，通过实时触发手持终端的通信业务，促使手持终端向核心网设备发送包括所述手持终端当前位置信息的消息，从中解析得到所述手持终端的当前位置信息，并展示给用户。通过本发明所提出的海事卫星手持终端位置信息采集方法和系统，实现了对海事卫星手持终端位置信息的实时采集和分析，并将分析结果展示给用户，为海事遇险救援，应急安全保障提供准确位置信息。

Description

一种海事卫星终端位置信息采集方法和系统

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种海事卫星终端位置信息采集方法和系统。

背景技术

海事卫星是用于海上和陆地间无线电联络的通信卫星，是集全球海上常规通讯、遇险与安全通讯、特殊与战备通讯于一体的实用性高科技产物。

国际海事卫星组织(Inmarsat，International Maritime Satellite)成立于1979年，该组织构建了世界上第一个具有全球覆盖能力的移动卫星通信系统，早期旨在为海上船舶提供卫星通信服务，现已发展成为提供全球卫星移动公众通信和遇险安全通信的卫星通信系统。2008年8月Inmarsat成功发射第三颗第四代国际海事卫星，支持宽带业务的第四代国际海事卫星框架体系基本形成。为满足我国应急安全及遇险搜救通信保障建设的需要，经国家主管部门批准，在中国设置第四代国际海事卫星北京关口站(简称北京关口站)，在中国地区运营并提供海事卫星语音业务，主要应用于基础电信无法覆盖的地区，解决政府应急、村村通和海上通信等业务。

图1示出了第四代海事卫星网络系统架构图。第四代国际海事卫星网络由空间段、关口站(SAS，Satellite Access Stations)和地面接续网络三部分组成，其中空间段包括3颗地球同步卫星——中东星、亚太星和美洲星。关口站是卫星和陆地侧网络通信的关键节点，负责处理用户终端的业务申请交换和分配用户资源容量，为用户提供电路交换和分组交换业务，目前在全球共设有4个第四代国际海事卫星关口站——北京关口站与亚太星接续，荷兰关口站负责欧非和中东星的业务接续，夏威夷关口站负责亚太星和美洲星的业务接续，意大利关口站为第四代海事卫星业务实验站和荷兰关口站的备份站。各关口站分别连接各自的地面接续网络，在荷兰的阿姆斯特丹、美国的纽约、中国的香港设有三个汇接中心(MMP，Meet-Me Point)。北京关口站以香港汇接中心为主用连接点、荷兰汇接中心为备用连接点接入到全球第四代国际海事卫星网络体系。

目前，我国的海事卫星终端适用GMR-2制式、基于GSM的2G制式。这些终端暂不支持终端位置数据的实时主动获得。

然而，按照国家通信安全管理的要求，在重大事件发生后，尤其是当发生重大自然灾害，地面无线通信系统遭受严重损毁时，通常在防灾抢险中使用卫星通信设备。此时，对海事卫星终端进行准确定位，掌握其位置信息有利于救援部门实施精准救援，提升救援能力，最大限度保障生命财产安全。另外，海事卫星用户作业环境相对恶劣、偏远，为保障用户的生命安全和作业的顺利进行，必须对满足用户的实时位置查询需求。最后，对终端进行准确的定位，还有助于及时有效地发现卫星通信质量问题，从而对网络性能进行优化和提升。因此，急需解决现有网络不能实时主动地获得海事卫星终端的位置信息、也无法将终端的位置信息展示给用户的技术问题。

发明内容

本发明提出了一种海事卫星终端位置信息采集方法和系统，通过实时触发所述终端的通信业务，促使所述终端向核心网设备发送包括所述终端当前位置信息的消息，从中解析得到所述终端的当前位置信息，并展示给用户。从而，在海事卫星网络中实现了海事卫星终端的实时定位和位置展示。

为了实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种海事卫星终端位置信息采集系统，连接到海事卫星关口站，该系统包括：通信数据采集模块，用于周期性地采集海事卫星关口站的系统控制单元(GSC)的通信数据，并将通信数据转换为数字信令数据，其中，所述通信数据中携带有终端标识和经加密的终端位置信息；信令数据采集模块，用于利用以太网抓包工具，从通信数据采集模块中的镜像信令数据接口抓包，获取所述数字信令数据；位置信息解析模块，用于根据七号信令规范提取所述数字信令数据中的经加密的终端位置信息，并对终端位置信息进行解密；以及位置信息存储模块，用于存储终端标识和位置信息的关联信息。

一种海事卫星终端位置信息采集方法，该方法包括：周期性地采集海事卫星关口站的系统控制单元(GSC)的通信数据，并将通信数据转换为数字信令数据，其中，所述通信数据中携带有终端标识、位置信息和时间信息；利用以太网抓包工具，从抓取所述数字信令数据的镜像，从而获取所述数字信令数据；根据七号信令规范解析所述信令数据，从中提取出所述通信数据中携带的终端标识、位置信息和时间信息；以及存储终端标识和位置信息的关联信息。

优选地，终端的标识为IMSI。终端的位置信息是指用户的最新GPS信息，GPS更新时间、SAC信息和点波束信息。所述通信数据在核心网设备与所述海事卫星终端之间交换。所述通信数据的交换由所述海事卫星终端或所述核心网设备实时触发。

通过本发明所提出的海事卫星终端位置信息采集方法和系统，实现了对海事卫星终端位置信息的实时采集和分析，并将分析结果展示给用户，为海事遇险救援，应急安全保障提供准确位置信息。

附图说明

图1为现有技术中第四代海事卫星网络架构图。

图2为本发明实施例一的海事卫星终端位置信息采集系统的示意图。

图3为本发明海事卫星终端位置信息采集系统的位置信息展示界面。

图4为本发明在海事卫星终端上主动触发实时定位的消息交换流程图。

图5为本发明在核心网设备上主动触发定位的消息交换流程图。

具体实施方式

以下结合附图并以具体实施方式为例，对本发明进行详细说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。

实施例一

如图2所示，本发明提出，在北京地面站建设海事卫星终端位置信息采集系统，对第四代海事卫星陆用、海用、航空终端进行准确GPS定位，并可辅助波束、信令等手段进行区域定位。通过基于GIS地图界面可以便捷的查询终端位置信息，并可以查询终端历史轨迹。为海事遇险救援、抗震救灾、失事飞机搜救提供准确的位置信息服务。

一种海事卫星终端位置信息采集系统，连接到海事卫星关口站，具体包括：

通信数据采集模块，用于周期性地采集海事卫星关口站的系统控制单元(GSC)的通信数据，并将通信数据转换为数字信令数据，其中，所述通信数据中携带有终端标识和经加密的终端位置信息；

信令数据采集模块，用于利用以太网抓包工具，从通信数据采集模块中的镜像信令数据接口抓包，获取所述数字信令数据；

位置信息解析模块，用于根据七号信令规范提取所述数字信令数据中的经加密的终端位置信息，并对终端位置信息进行解密；

位置信息存储模块，用于存储终端标识和位置信息的关联信息。

所述海事卫星终端位置信息采集系统部署在关口站外侧，从关口站通过Abis接口采集通信数据。Abis接口是一种IP接口，采集的通信数据以包形式传输，主要包含通信建立时的信令数据，涉及终端、卫星、网络等信息，本发明中主要关注其中的为终端IMSI、终端类型、业务类型(主被叫、短信等)、经纬度、波束信息等。

由于关口站不包含数据库服务，因此终端的位置信息需要通过HTTP方式主动抓取。本系统使用java语言自助编写代码模拟HTTP请求进行登录，并将登陆后的session及授权秘钥进行保存，之后通过URL方式获取在线终端列表，然后根据列表的URL指向获取明细页面，通过解析明细页获得在线终端的IMSI、GSP、卫星号、波束等信息等。数据采集完成后需要通过有效的数据规则校验，即数据清洗的过程，将一些无效或过期的数据提取出去，最终形成有效的终端位置信息数据库。

优选地，所述海事卫星终端位置信息采集系统还包括：

数据挖掘模块，用于对位置信息存储模块中存储的关联信息进行统计和分析，实现数据挖掘。数据挖掘离不开模型的建造，以电信数据挖掘为例，包括客户流失分析、客户细分分析(聚类算法)、重入网用户识别(消费指纹如IMEI)、交叉销售(关联规则、聚类、决策树等)。

数据展示模块，用于将终端的位置信息与GIS地图叠加展示。从而，使用户更直观的感受终端使用者当前所在的位置及环境状况，配合基于历史数据的相关算法可模拟出船只、飞机的运行航向、航速和轨迹，为监管部门提供可视化的数据效果。

展示功能包括实现终端位置/轨迹展示、区域通信轨迹展示、航线(海/陆/空)聚类轨迹展示、特征用户通信轨迹展示等相关功能，并支持WEB展示和手机适配展示等。

其中，航线(海/陆/空)聚类轨迹展示：给定航线(海/陆/空)，可以查询该区域以天、周、月为单位时间范围内的经纬度和更新时间等位置更新信息，并同时在电子地图上展现区域通信聚类轨迹情况。终端位置展示如图3所示。

其中，终端的位置信息主要是指用户的最新GPS信息，GPS更新时间、SAC信息、点波束信息等。

一种海事卫星终端位置信息采集方法，具体包括：

周期性地采集海事卫星关口站的系统控制单元(GSC)的通信数据，并将通信数据转换为数字信令数据，其中，所述通信数据中携带有终端标识、位置信息和时间信息；

利用以太网抓包工具，从抓取所述数字信令数据的镜像，从而获取所述数字信令数据；

根据七号信令规范解析所述信令数据，从中提取出所述通信数据中携带的终端标识、位置信息和时间信息。

用于存储终端标识、位置信息和时间信息的关联信息。

优选地，所述海事卫星终端位置信息采集方法还包括：

对位置信息存储模块中存储的关联信息进行统计分析，实现数据挖掘。数据挖掘离不开模型的建造，以电信数据挖掘为例，包括客户流失分析、客户细分分析(聚类算法)、重入网用户识别(消费指纹如IMEI)、交叉销售(关联规则、聚类、决策树等)。

将终端的位置信息与GIS地图叠加展示。从而，使用户更直观的感受终端使用者当前所在的位置及环境状况，配合基于历史数据的相关算法可模拟出船只、飞机的运行航向、航速和轨迹，为监管部门提供可视化的数据效果。

另外，受到现网的限制，海事卫星终端不支持实时定位。但是，在主叫、被叫、发送短信、接收短信等通信业务中，都携带有所述终端的位置信息。因此，根据实时定位需求，主动触发这些业务，就可以从这些通信业务数据中采集并解析所述终端的位置信息，从而实现海事卫星终端的实时定位。

实施例一

海事卫星终端可以主动发起通信业务，以触发实时定位。

如图4示，以海事卫星终端向核心网设备发起主叫为例，对所述海事卫星终端进行定位的流程如下：

S101、海事卫星终端向核心网设备发起CM Service Request请求消息，该请求消息中包括终端的IMSI、终端类型、所在波束等信息。

S102、核心网设备接收到CM Service Request请求消息后，向所述海事卫星终端发送Connection Confirm确认消息，该确认消息中包括源CM Service Request的终端消息参考号和核心网侧产生的服务器侧消息参考号。

S103、所述核心网设备向所述海事卫星终端发送Authentication Request鉴权请求。

S104、所述海事卫星终端接收到来自所述核心网设备的Authentication Request鉴权请求之后，向所述核心网设备发送Authentication Response回复消息。

S105、所述核心网设备向所述海事终端发送Cipher Mode Command消息。

S106、所述海事卫星终端向所述核心网设备回复Cipher Mode Complete消息，该消息包括经加密的所述海事卫星终端的当前GPS位置信息，但该位置信息被加密转码，后续需要根据七号信令协议的算法进行解析。

其中，核心网设备包括MSC-S、GGSN、SGSN和媒体网关等。

实施例二、

利用核心网设备主动呼叫或发送短信给海事卫星终端，则能够触发所述海事卫星终端立即执行通信业务，从而利用通信业务中携带的位置信息进行实时定位。

如图5示，以核心网设备主动呼叫海事卫星终端为例，对所述海事卫星终端进行实时定位的流程如下：

S201、核心网设备向海事卫星终端发出Paging寻呼广播消息。

S202、所述海事卫星终端接收到Paging寻呼广播消息后，向所述核心网设备发送Paging Response回复消息，该回复消息中包括终端的IMSI、终端类型、所在波束等信息。

S203、所述核心网设备接收到Paging Response回复消息后，向所述手持终端发送Connection Confirm确认消息，该确认消息包括源Paging Response的终端消息参考号，以及核心网产生的服务器侧消息参考号。

S204、所述核心网设备向所述手持终端发送Authentication Request鉴权请求。

S205、所述手持终端接收到来自所述核心网设备的Authentication Request鉴权请求之后，向所述核心网设备发送Authentication Response回复消息。

S206、所述核心网设备向所述手持终端发送Cipher Mode Command消息。

S207、所述手持终端向所述核心网设备回复Cipher Mode Complete消息，该消息包括所述手持终端当前的GPS位置信息，但该位置信息被加密转码，后续需要根据七号信令协议的算法进行解析。

本发明所涉及的海事卫星终端位置信息采集系统，采集业务规则和说明如下：

(1)不需重复保存GPS坐标未发生变化的数据。

(2)用户信息应当包括：MCN用户/漫游用户、最新GPS信息、GPS更新时间、用户号码、服务区域码(SAC)信息、APN信息、点波束信息、海/陆/空/手持终端、终端类型。

图形化查询用户位置信息是指通过网页形式，把当前符合查询条件的海事卫星用户的位置及其它相关信息在图形化界面上进行展示的功能；需求来源于内部用户；主要涉及的业务实体：用户位置信息。

本发明通过在手持终端一侧或核心网设备一侧实时主动触发通信业务，从而采集通信业务中所交换的包含该手持终端当前位置信息的消息，从中解析出该手持终端的当前位置信息，并保存到手持终端位置信息数据库中。从而，解决了海事卫星手持终端受现网限制无法对手持终端进行实时定位的技术问题，以便运营方今后向海事卫星手机用户提供基于位置的服务。

应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离附后的权利要求书的范围。

Claims (6)

1.一种海事卫星终端位置信息采集系统，连接到海事卫星关口站，其特征在于，该系统包括：

通信数据采集模块，用于周期性地采集海事卫星关口站的系统控制单元(GSC)的通信数据，并将通信数据转换为数字信令数据，其中，所述通信数据中携带有终端标识和经加密的终端位置信息；

信令数据采集模块，用于利用以太网抓包工具，从通信数据采集模块中的镜像信令数据接口抓包，获取所述数字信令数据；

位置信息解析模块，用于根据七号信令规范提取所述数字信令数据中的经加密的终端位置信息，并对终端位置信息进行解密；

位置信息存储模块，用于存储终端标识和位置信息的关联信息；

所述通信数据在核心网设备与所述海事卫星终端之间交换，所述通信数据的交换由所述海事卫星终端或所述核心网设备实时触发。

2.如权利要求1所述的系统，其中终端的标识为IMSI。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

终端的位置信息是指用户的最新GPS信息，GPS更新时间、SAC信息和点波束信息。

4.一种海事卫星终端位置信息采集方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1，周期性地采集海事卫星关口站的系统控制单元(GSC)的通信数据，并将通信数据转换为数字信令数据，其中，所述通信数据中携带有终端标识、位置信息和时间信息；

步骤2，利用以太网抓包工具，从抓取所述数字信令数据的镜像，从而获取所述数字信令数据；

步骤3，根据七号信令规范解析所述信令数据，从中提取出所述通信数据中携带的终端标识、位置信息和时间信息；

步骤4，存储终端标识和位置信息的关联信息；

所述通信数据在核心网设备与所述海事卫星终端之间交换，所述通信数据的交换由所述海事卫星终端或所述核心网设备实时触发。

5.如权利要求4所述的方法，其中终端的标识为IMSI。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：

终端的位置信息是指用户的最新GPS信息，GPS更新时间、SAC信息和点波束信息。

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