基于無線通信網絡的交互式定位監控方法及系統的制作方法

專利名稱：基于無線通信網絡的交互式定位監控方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及遠程無線監控技術、LBS網絡定位技術、無線通信技術、網絡通信技術、軟 件技術，具體是指基于無線通信網絡的交互式定位監控方法及系統。屬于信息技術領域。
背景技術：
目前，公知的無線定位及監控系統是指GPS運營商利用GPS (全球衛星定位系統)技術 向該業務的使用者提供定位監控服務的系統。
首先，用GPS進行定位及監控，必須建設定位監控中心。監控中心的建設成本是巨大的， 一個運營商在一個大型城市建的監控中心通常只有一個。因此個人是無法直接使用到監控中 心的，系統使用者或所有者不能成為直接監控人，監控方如需對被監控方進行定位及監控， 必須(通常通過打電話)求助作為第三方的監控中心。即使GPS運營商為用戶開放了客戶端的 特定WEB應用連接(2005年的一項臺灣新技術)，用戶對監控終端的定位和監控也必須通過運 營商來完成，更談不上用戶通過手機隨身進行遠程的監控操作，和其它的應用服務。所以GPS 定位監控不能實現用戶自主、互動、安全、點對點的定位和監控。
其次，GPS屬于終端定位技術，在GPS定位及監控系統中，GPS的定位信息(經煒度)、遙 信和其它監控反饋信息，是由監控終端產生的，這部分信息目前絕大多數是通過公眾無線通 信網(GSM/CDMA/PHS)回傳到監控中心的。這又將產生兩方面的問題
1. 對于定位系統，被監控方的監控終端通過衛星接受器產生的位置信息(經緯度/海拔 高度)，必須傳輸到監控中心完成地圖對照和分析。因此，系統對于定位的應用將同
時用到兩個無線網絡第一是GPS定位網絡；第二是無線通信的信號傳輸網絡。所以，
定位系統的有效工作范圍將決定于這兩張無線網絡的交集，而這兩張網絡的非重疊 性造成了定位系統工作范圍的局限性。
2. 對于監控系統，由于要進行雙向的監控操作，反饋信息和控制指令都須通過無線通 信網絡進行傳輸，現在通行的辦法是通過SMS (短信)和GPRS (General Packet Radio Service)進行遙信傳輸。但是由于短信是非面向連接的業務，常常受到時延的影響， 并不能保證服務質量。對于GPRS的連接，雖然可以保證時時在線，但是覆蓋范圍不 及GSM網絡；另一方面GPRS是按照流量進行收費，費用較高，尤其對于頻繁或者精密 的工業控制，其通信成本偏高，影響了該技術的采用和推廣。
(參見《GPS定位技術》沈學標等編著中國建筑工業出版社出版)
由此可見，目前的GPS定位監控系統定位信息的生成是在定位監控系統的終端側，定位監 控的數據通信連接和控制請求的發起和是在監控的平臺側，同時該系統的數據通信連接方式 只有SMS和GPRS兩種途徑，目前沒有更好的實現頻繁、小數據量交換的高性價比通信連接方
法。所以GPS定位監控系統盡管用途廣泛，但是仍然有很多局限性。

發明內容
為了解決上述問題，本發明旨在提供一種基于無線通信網絡的交互式定位監控方法，利 用這種方法，可以方便有效地大幅擴大定位監控系統的工作范圍、降低通信傳輸的費用、提 高數據傳輸的實時性和可靠性、讓定位監控及應用的方式更加靈活、適用范圍更廣。這種方 法也可單獨用于定位系統或監控系統。
本發明的另一目的是提供一種基于無線通信網絡的交互式定位監控系統，利用這種系統， 可以通過手機、互聯網方便有效地對移動物體、不需要或不能夠進行布線的物體進行定位及 監控，該系統現代化程度高、應用范圍廣、組網迅速可靠、系統建設及運行維護成本低、用 于遠程監控的通信費用低，同時能保證服務質量QoS，能形成產業化并可獲巨大社會效益和經 濟效益。這種系統可以單獨使用其定位功能或監控功能。
一、為了實現上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方法是一種基于無線通信網絡 的交互式定位監控方法，包括以下特征、步驟及子方法
1. 1監控終端通信連接采取的通信方式
目前的監控系統中，監控對象側的監控終端和監控平臺側的無線通信連接大多是基于移 動通信網絡GSM或CDMA方式實現的，原因是其性價比高、不用自建網絡、覆蓋廣，且多數采用 GPRS (General Packet Radio Service)或SMS(Short Message Service)的方式。本發明提供的方法 則是用USSD (unstructured supplementary service data非結構化補充數據服務)方式實現 的監控對象側的監控終端與監控平臺側的無線通信連接。
1.2 USSD通信連接的發起方
USSD的發起通常是在用戶的手機(無線通信終端)上，用戶用手機撥打USSD接入號，系 統根據用戶在手機上的輸入再回復相應的信息，這個交互式的"會話"過程是在用戶側(監 控主體側)發起的。而本發明提供的方法是讓監控對象側的監控終端向監控平臺側直接發起 USSD連接，從而建立面向連接的監控信息傳輸通道。
本方法須要在監控終端集成至少一個手機模塊(須支持USSD功能，最好采用工業級產品)， 然后從無線通信網絡運營商取得至少一個的專用于監控的USSD接入號(例如*109*211),并將 取得的USSD接入號預先設置在監控終端的撥號電路中。
1. 3 USSD連接發起的觸發方法
由于USSD的連接不像GPRS可時時在線，由監控對象側發起的USSD連接必須按用戶(監控 方)的需要進行觸發，即觸發監控對象側的監控終端向平臺進行撥號(USSD接入號)，從而建 立起USSD通信連接，利用此信道即可進行遙信和監控指令的傳輸。
考慮到使用的方便性和觸發的成本，本發明推薦采用的兩種觸發方式為振鈴觸發或短信 觸發，并優先采用振鈴觸發方式。原則上，只要是網絡運營商的信令系統網、經信令網關 (Signaling Gateway)轉接網絡中的單元都能通過這兩種方式觸發USSD連接的發起。
1.3.1用戶(監控方)直接觸發(適合點對點的監控)
1.3.1.1用戶(監控方)直接向監控對象側的監控終端電話呼叫或發短信，使監控終 端的接收電路開始振鈴，同時根據主叫號碼判斷出監控方的身份并鑒權。
1.3.1.2判斷目前連接狀態，并進行相應的處理。如果USSD已經連通，則可電話或短 信提示用戶目前的連接狀態；如果USSD連接尚未建立，則立即掛斷來電振鈴，同時監 控終端撥打USSD接入號，建立通信連接。
1.3.2用戶(監控方)通過監控平臺側間接觸發(適合點對多點的監控)
1.3.2.1鑒權后的用戶通過互聯網(包括GPRS、 WLAN等無線方式)給監控平臺側下達 監控請求，監控服務器再通過電話呼叫或發短信的方式觸發監控終端撥打USSD接入號， 發起監控系統的通信連接。
1.3.2.2用戶打電話或發短信給監控平臺側，監控平臺根據主叫號碼判斷出監控方的 身份并鑒權。然后通過呼叫平臺(用戶交換機)或短信平臺下行向監控終端電話呼叫 或發短信，以觸發監控終端撥打USSD接入號，發起監控系統的通信連接。 1.3.2.3用戶撥打USSD接入號，向監控平臺側發起監控請求，監控平臺根據主叫號碼 判斷監控方的身份并鑒權，然后通過呼叫平臺(用戶交換機)或短信平臺下行向監控 終端電話呼叫或發短信，以觸發監控終端撥打USSD接入號，發起監控系統的通信連接。 如果接入資源有限，用戶撥打的USSD接入號可以和監控終端撥打的USSD接入號一致(例 如共用*109*2#)。這種情況下， 一定要區分設置相應的用戶指令和監控指令，以及用 戶監控流程和監控通信流程，須保證用戶輸入的用戶指令和監控對象側的監控終端發 送的監控指令不能相同，以免產生沖突。
1.4 USSD監控通信連接方法
為了全面、高效地利用好USSD通道，使用本方法之前應向無線網絡運營商了解USSD平臺的 相關參數，包括響應時間、超時時間、字節限制、信息格式。在此規則的范圍內，應用本發 明提供的以下方法。
1.4. 1因為USSD采用的是交互、間隔式的通信方式，系統須收到消息才會給出回應，即USSD 上行數據和下行數據是一對一、分時發送的。本發明方法將一個交互周期分為兩個時隙， 即上行時隙和下行時隙。USSD方式對每次通信的數據量都有明確的要求(通常是16到97個 字節左右)，所以在每次監控終端向平臺發送信息的時候，監控終端須進行流量控制。
首先定義幾個參數USSD每次上行傳送的最大信息量Du (字節)，USSD每次下行傳送 的最大信息量Dd (字節)，終端撥USSD接入號到系統給出回應建立通信之間的時間Tb (秒)， 終端產生上行數據的數碼率Fu (字節/秒)，USSD系統超時時間To，系統產生下行數據的數 碼率Fd (字節/秒)，USSD上行的實際帶寬Bu (字節/秒)，USSD下行的實際帶寬Bd (字節/ 秒)。
在上行時隙中，上行傳送Du的時間Tu(秒)，從終端收到系統消息到發送信息給系統(監 控平臺側)的時間Tt (秒)；在下行時隙中，下行傳送Dd的時間Td (秒)，從系統(監控平 臺側)收到終端消息到發送信息給終端的時間Ts (秒)。
對于單手機模塊的USSD連接Bu=Du/(Tu+Td); Bd=Dd/(Tu+Td);
在本發明方法中，對于一個交互周期，為使平臺側和終端側的負荷狀態均衡，根據網 絡系統優化的需要，位于上沿的系統發送等待時間Ts和位于下沿的終端發送等待時間Tt須 建立對應關系。設置一個優化比例系數R,因此對于一個USSD連接有如下關系R=Ts/Tt， 設Tt二A,即有Ts二R'A。
對于單手機模塊的USSD連接，要保證正常的通信須滿足以下條件-
<formula>formula see original document page 6</formula>
可能是常量，也可能是變量， 一旦KMin(Du/Fu， Dd/Fd)—Tu — Td)/(R+lM趨等于0，在保 持通信狀態的前提下，A也須趨等于0。這時，系統須立即觸發監控終端啟用新的手機模塊， 同時觸發其在前一個手機模塊撥打USSD接入號的至少TB時間后，撥打USSD接入號建立新的 USSD通信連接，同時平臺側須增加提供一個接入線程為該終端使用。
對于增加后的兩個手機模塊的USSD同時并行連接，正常通信須滿足的規則為 A〈KMin(2Du/Fu' 2Dd/Fd)—Tu—Td)/( R+l)}<{ (To-Tu-Td)/ (R+l) }
n個USSD同時并行連接，規則為
△ 〈KMin(n'Du/Fu， n'Dd/Fd)—Tu—Td)/( R+l)}〈{ (To-Tu-Td)/ (R+l) }; Bu=n Du/(Tu+Td); Bd=n Dd/(Tu+Td)
建立了新的通信連接后，緩沖存儲區產生的數據可能產生數據溢出設為DO。通過新建 立的USSD連接,將DO—并下傳,并在對端完成時數據合并。
要實現以上方法須有精準的同步時鐘，本發明方法在終端手機模塊撥打USSD接入號后 系統的下行數據中插入特定字節用于傳輸、設定系統時鐘，同時作為終端計時器歸零的一 個觸發信號，然后監控終端在本次交互過程中的上行數據中插入時鐘校驗碼，通過始終校 驗碼將終端時鐘和系統時鐘進行確認。
1.4.2對于安全性要求高的監控領域，須對所有的監控指令進行加密編碼，編碼方式選擇 難破解、同時占用字節數少的加密編碼方式。
1.4.3對于遙信、監控反饋、監控指令有模擬量參數的信號，須先進行數/模轉換，并按標 準規則進行相應的編解碼。
1.5定位方法
技術領域：
本發明涉及一種無線、交互式、小數據量交換的監控方法，這種方法將主要應用在對移 動的監控對象的監控，或由移動的監控方實施的監控。在這種應用中，多數情況下是需要了 解監控方或監控對象位置的，所以本發明將定位系統與監控系統進行結合，以讓監控系統具 有更豐富、實用的功能。根據應用需要，可以拆分為兩個獨立的系統供選擇使用。
本發明提供的監控方法中，可以采用網絡定位或終端定位方式。網絡定位是指原始位置 信息是在系統平臺側生成的定位技術，不用或很少修改定位終端(監控終端)，例如Cell-ID、 AOA (到達角度)技術、TOA (到達時間)技術、TDOA (到達時間差)技術；終端定位技術是指 原始位置信息是在定位終端(監控終端)生成的定位技術，須要修改定位終端，例如GPS技術、 AGPS技術。如果終端定位技術應用于遠程監控系統，定位終端生成的原始位置信息須經遠程 通信方式傳送到監控方。
1.5.1網絡定位方式
如果采用網絡定位技術，則可借助無線通信網絡運營商的LBS平臺，根據監控系統的請 求，實時向LBS平臺采集監控終端或者監控方的位置信息。利用該方式將定位和監控結合的 兩個方法實例
1.5.1.1監控方是移動的定位監控方法及步驟(例如門禁控制方法)
首先，按照設定的定位頻率，實時采集人員的手機(無線通信終端)位置信息，一 旦人員進入門禁的范圍，系統自動向門禁終端(即監控終端)發起USSD通信連接請求。
然后，根據該請求，門禁終端立即撥打USSD接入號，從而建立USSD通信連接，同時系統 隨機產生一個對應該用戶ID的門禁進入或操作密碼，通過USSD通信連接發送到門禁終端， 并進行存儲；同時備份在門禁平臺側(監控平臺側)的數據庫中備査。最后，用戶通過 手機(無線通信終端)撥打專用于門禁系統的USSD接入號，査詢該用戶ID對應的門禁密 碼，并在門禁終端上輸入，門禁終端將用戶輸入密碼與此前存儲的該用戶ID對應的密碼 進行對照，如果一致，門禁終端則開門放行，并作相應的記錄。
目前的門禁系統中，多數不能解決"代人打卡"的問題，"遲到"、"早退"等現象不 能從根本上查詢判斷。另外，多數門禁系統須要求人員添置用于身份識別的附加裝置， 例如門禁(考勤)卡， 一旦人員忘帶卡片，系統將產生誤判。本方法將門禁系統結合定 位系統，共同判斷人員的真實狀態；同時通過USSD監控方式，利用人員已有的、隨身的 手機作為人員ID的判斷依據，讓人員不增加新的附加裝置。
1.5.1.2監控對象是移動的定位監控方法及步驟(例如車輛監控的方法)
對于定位應用，按用戶的應用需求實時地從LBS平臺上采集車載監控終端的位置信 息，完成在GIS服務器上的位置對照，供系統判斷、査詢。對于監控應用，按照前述的方 法建立起監控終端到監控平臺側的通信連接，然后利用該信道傳輸相應的遙信和遙控指 令，完成相應的監控，監控終端分為車載型和非車載型置于車內的車載型監控終端可 監控車輛開關門窗、斷油電、啟動、監聽和無人駕駛；置于車外的非車載型監控終端可 監控其它設施。
例如按照設定的定位要求，實時采集車輛的位置信息，當檢測到車輛進入某個設 定區域時，系統通過USSD監控信道向車載監控終端發送周邊路況、周邊停車位及基于位
置的廣告信息，車載監控終端將路況的文字信息轉換為語音信息，然后通過聽筒或擴音
器傳達給車主；當檢測到車輛進入某個設定區域時，系統通過USSD監控信道向相關的監
控終端發送監控指令，以執行相應的控制操作，例如開關車閘門、開關路燈、路橋自
動收費。
同理，對于監控對象、監控方都是移動的定位監控同樣釆用上述方法，前提是解決好移 動監控終端的電源問題。
1.5.2終端定位方式
如果定位系統采用終端定位技術，即原始位置信息在監控終端生成，并由定位(監控) 終端進行采集。最佳的方式是按照前述的方法讓監控終端發起建立兩個USSD通信連接，
一個用于位置信息的傳送， 一個用于監控遙信和遙控指令的傳送。如果上行(從終端到平 臺)的遙信數據量小，能夠實現和位置信息同時打包傳輸，或間隔分發傳輸，則可以只用
一個USSD通信連接，同時監控定位(監控)終端只需要一個手機模塊，降低了硬件成本。 但是如果只采用一個USSD通道同時用于監控和定位，對相應的控制指令須進行合理區分或 按標準規則編碼，否則將會引起系統混亂或沖突。
除此之外，前面所述的"監控方是移動的定位監控方法及步驟"及"監控對象是移動 的定位監控方法及步驟"的兩種方法實例在終端定位方式中同理實現。
二、為了實施上述方法，解決遠程監控中的窄帶、交互通信的技術問題，本發明解決其技術 問題所采用的技術手段是一種基于無線通信網絡的交互式定位監控系統，包括以下的技術措
施
本發明系統可以拆分為"基于無線通信網絡的交互式定位系統"和"基于無線通信網絡 的交互式監控系統"兩個獨立的系統，可以單獨使用定位系統，也可單獨使用監控系統。但 考慮到本發明是通過無線通信網絡實現的監控，多數應用是針對不需要進行布線或不能進行
布線的監控系統。而這種監控系統中的監控終端、被監控方(監控客體)或者是監控方(監 控主體)是處于移動中的，例如車輛、船舶的監控和嵌入式的手機(無線通信終端)監控等 等，這些監控應用都是基于或者需要位置信息的，因此本發明將定位系統和監控系統按照一 種新的方法進行了結合。
2. 1在監控平臺側進行相關網絡單元之間的數據通信連接，包括應用層的連接。
2.1.1將監控服務器直接和LBS (Location Based Services基于位置的服務)平臺、USSD (unstructured supplementary service data非結構化補充數據月艮務)平臺、信令角蟲發平 臺、GIS服務器、WEB服務器、數據庫服務器、應用服務器進行連接(最好使用光纜)。如果 系統負荷允許，GIS (Geographic Information System)服務器、應用服務器、WEB服務器、 數據庫服務器可以部分或全部集成到監控服務器內。
2.1.2信令觸發平臺由用戶交換機、短信平臺接口、標準通信接口電路構成。信令觸發平 臺的作用是通過電話振鈴、下行短信的方式觸發建立監控信道，可以同時采用電話振鈴、 下行短信的方式，進行一主一備的熱備份連接；也可以單獨使用其中的一種方式，這樣在 信令觸發平臺中可以省去用戶交換機或者短信平臺接口。用戶交換機和局端交換機用中繼 線連接，用戶交換機和監控服務器通過用戶線經通信接口電路轉換相連；短信平臺接口一 端通過API協議和短信網關連接，另一端通過標準通信接口和監控服務器連接。不用新增、 改變信令協議，全部采用網絡運營商當前的信令系統(例如7號信令)。如果終端數量少， 同時為了節約初期建設成本，信令觸發平臺可以用電話撥號器、短信發送模塊、標準通信 接口電路及排隊緩存電路代替構成，電話撥號器、短信發送模塊通過標準通信接口電路直 接和監控服務器連接。如果信令觸發平臺僅用到下行短信方式，則該平臺可以省去，只須 將監控服務器通過相應的API協議直接和短信網關相連即可。但是考慮到短信可能產生的 延遲、非面向連接的特性以及降低建立監控信道的通信成本的需要，本發明建議單獨或配 合采用電話振鈴觸發方式。
2.1.3通過相應的API協議，監控服務器分別和LBS平臺、USSD平臺直接連接，與LBS可以采 取IP直連的方式。如果本發明需承載其它增值功能業務，則須在(定位監控)監控服務器 上通過相應的API協議接入所需的應用服務器，按需求向用戶提供交互式的增值應用服務； 也可以在監控服務器上人工錄入增值應用服務的內容，然后按需求向用戶進行交互式的發 布。
2. 2在監控對象側進行相關組件之間的數據通信連接。 2.2.1基本的組成部分包括CPU處理器、手機模塊(須支持USSD和GPRS功能)、信道觸發 器、各類存儲器、各類數據輸入輸出端口、收發控制端口、同步時鐘、計時器、電源電路、 標準通信端口構成，各電路器件之間可通過計算機數據總線連接。
2.2.2信道觸發器由掛斷和撥號電路、振鈴控制端口、短信接收和觸發電路組成，且與信 令觸發平臺功能對應。如只需電話或短信觸發，則可以省去短信接收和觸發電路或電話接 收和掛斷電路、振鈴控制端口。
2.2.3監控終端側的擴展外設組成由其特定的行業應用決定。例如GPS系統、移動POS機應 用、工控應用、移動游戲娛樂行業等。GPS監控系統，須另接入GPS接收模塊、單向遙信數 據輸入端口；移動POS金融系統須另接入標準POS機終端；工業控制運用中，須另接入相應 的傳感器及檢測控制電路。
本發明的有益效果是開創了一種全新的建立交互式連接的窄帶通信方法，既保證了通信 連接的Q0S (服務質量)，又讓通信連接的成本變得很低廉，利用該方法可在廣泛的領域實施 即時、交互式的監控應用，解決了傳統監控方式中的通信連接覆蓋少、形式單一、成本高、 無交互的諸多局限性。


圖l是基于無限通信網絡的交互式定位監控方法及系統結構示意圖
圖2是USSD系統結構示意圖
圖3是監控終端結構示意圖
圖4是交互通信時隙波形圖
圖5是車輛定位監控實例中的USSD方式操作流程圖 圖6是車輛定位監控實例中的WEB方式網頁圖
圖l是基于無限通信網絡的交互式定位監控方法及系統結構示意圖。
圖l中l.應用服務器,2.GIS服務器，3.數據庫服務器，4.WEB服務器，5. Internet,
6.監控服務器，7丄BS平臺，8.USSD平臺，9.信令觸發平臺，10.監控方手機，
11.GSM/GPRS, 12.電腦，13.監控終端，14.監控終端外設。 圖l中上虛線的上方是監控平臺側，下虛線的下方是監控對象側，上下虛線中間是無線通信網 絡及監控方側。圖中無線通信網絡運營商的LBS平臺(8)可以是采用任何定位技術的LBS平臺 (包括GPS技術、CELL-ID技術、AGPS技術以及TDOA技術等等)。圖l中信令觸發平臺(9) 、 LBS 平臺(8)和USSD平臺(8)都(通過系統網關)直接和GSM/GPRS(11)進行連接。
圖2是USSD系統結構示意圖。
圖2中l.HLR (Home Location Register) ,2. USSD服務器，3.數據管理終端，4.監控服務器，
5. SS71ink， 6. 100Base-T以太網 圖2所示，USSD (Unstructured Supplementary Service Data)即非結構化補充數據業務， 是一種基于GSM網絡的新型交互式數據業務，它是在GSM的短消息系統技術基礎上推出的新業 務。USSD業務主要包括補充業務(如呼叫禁止、呼叫轉移)和非結構補充業務(如證券交易、 信息査詢、移動銀行業務)兩類。
USSD是一個特定網絡應用中的移動終端(MS)和網絡實體間(MSC/VLR和HLR)之間的應用 協議。其中，USSD服務器有兩個網絡接口分別對應于HLR (Home Location Register)和局 域網 一方面，它通過SS71ink (七號信令)的MAP部分與GSM系統的HLR相連；另一方面，它 通過100Base-T以TCP/IP與監控服務器連接。
監控服務器則提供各種應用接口，與LBS平臺、GIS服務器等等連接在一起。GSM系統以及 USSD均起著透明通道的作用，USSD業務的處理主要在監控服務器上完成，然后將處理結果傳 到手機(無線通信終端)。
數據管理終端則向無線通信網絡運營商提供一個易用的基于圖形的系統管理維護界面， 具有應用管理、用戶維護、用戶活動跟蹤、錯誤告警等一系列的功能。
USSD系統采用這種結構，對原有的系統結構影響較小，保持了原有系統的穩定性；還可 以針對本地定位監控系統的具體情況靈活地推出多種信息增值功能業務，方便地為無線通信 網絡用戶提供各類有關的數據業務。
圖3是監控終端結構示意圖。
圖3中15.手機模塊(須支持USSD) ,16.CPU處理器，17.信道觸發器，18.標準存儲器， 19.標準數據輸入輸出端口， 20.收發控制端口， 21.同步時鐘,22.計時器， 23.電源電路，24.標準通信端口構成，25.計算機總線。 信道觸發器(17)由掛斷和撥號電路、振鈴控制端口、短信接收和觸發電路組成。在車
輛監控實施例中，只選用了振鈴觸發方式，即信道觸發器(17)只包括掛斷和撥號電路、振
鈴控制端口。
圖4是交互通信時隙波形圖。 圖4中l.發送上行信息的時間；
2. 從系統(監控平臺側)收到終端消息到發送信息給終端的時間Ts (秒)；
3. 發送下行信息的時間；
4. 從終端收到系統消息到發送信息給系統(監控平臺側)的時間Tt (秒)。 圖中波形圖中上沿是監控平臺側的時長，下沿是監控對象側的時長。在上行時隙中，發送上 行信息的時間可保守地認為略等于上行傳送Du的時間Tu (秒)；在下行時隙中，發送下行信息 的時間可保守地認為略等于下行傳送Dd的時間Td (秒)。
圖5是USSD監控流程示意圖。
圖5中利用USSD對車輛進行監控的前提是:
絕大多數的手機均支持USSD功能。
用戶的手機終端必須支持USSD功能，目前市面上
圖6是WEB方式監控的頁面示意圖。
圖6中①車輛監控網站的登錄頁，②數據庫分級鑒權分析③車輛監控網站的監控頁面
對WEB服務器的訪問，用戶可以通過PC (個人電腦)上網瀏覽，也可以通過notebook(手 提電腦)或者手機(無線通信終端)終端通過WLAN (Wireless Local Area Network)或者GPRS 等無線上網的瀏覽方式對WEB服務器進行訪問(見圖l)。
WEB方式的車輛監控，由于可用資源更多，所以可以完成USSD手機監控的所有功能，同時 還能提供一些例如車輛"軌跡回放"、"越界報警"、"分級權限管理"以及其它車輛信息增值 功能業務的二次開發等等。以后3G移動通信網絡的建設，給手機(無線通信終端)上網帶來 了更充裕的帶寬資源，本專利中WEB方式的車輛定位監控實際上已經為3G無線通信網絡中的車 輛定位監控應用做出了技術貯備，今后手機(無線通信終端)可以同時選擇兩種方式(USSD 或者WEB方式)進行車輛定位監控。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明，首先將監控服務器(6)直接和LBS平臺(7)、 USSD平臺(8)以及信令觸發平臺(9)連接，WEB服務器(4)直接和公網和監控服務器連接，最后 GIS (Geographic Information System)服務器(2)與監控服務器(6)進行連接。監控服務器、 USSD平臺和LBS平臺最好同在一個內網中，處在一個IP地址段里面；如果需要單獨跨網另做路 由，也最好用光纖跳接。在承載用戶數少、信息處理量不大的情況下，整個虛線筐可以用一 個監控服務器來集成完成。
上下虛線中間的監控方通過手機(無線通信終端)或電腦發出監控的請求，監控服務器根 據請求檢測用于監控的USSD通信通道的狀態如果是連接狀態，就直接用該信道進行監控信
息和指令的傳輸，進行遙信采集和對監控終端及其外設的控制；如果是斷開狀態，監控服務 器(6)驅動信令觸發平臺(9)通過短信觸發或電話振鈴觸發的方式讓監控終端的手機模塊 主動撥打USSD接入號，從而建立起監控終端到監控服務器的通信連接，然后直接用該信道進 行監控信息和指令的傳輸，進行遙信采集和對監控終端及其外設的控制。
為了降低用于信令觸發的通信成本，本實施方式中優先采用電話振鈴的方式進行觸發，即 監控服務器根據監控請求，通過信令觸發平臺撥通監控終端的手機模塊，然后由信道觸發器 中的掛斷和撥號電路、振鈴控制端口電路先掛斷觸發平臺的呼叫電話，然后由觸發監控終端
的手機模塊撥打設定的USSD接入號，從而建立監控對象側到監控平臺側的通信連接。通過該
方法進行的通信連接的觸發，通信費為零，不會產生監控側的主被叫話費及信息費，也不會 產生監控終端的主被叫話費及信息費。可見，這是一種"零成本"的交互式通信連接發起方 法。
實施例l:車輛定位監控系統
以下本發明提供一個基于無線通信網絡的交互式定位監控系統的實例，即車輛定位監控
系統。首先，從無線通信網絡運營商取得至少一個的專用于監控的USSD接入號(例如W0W2tt), 該系統通過無線通信網絡中的LBS平臺進行對車載監控終端的定位，再通過USSD讓手機用戶與 監控終端進行交互式的"對話式"監控(包括監控終端遙信釆集和位置信息的査詢)。另一方 面，按照本發明方法，監控終端在請求電話撥號振鈴的觸發下，主動撥打定位監控的USSD接 入號，建立起面向連接的數據通信通道，上行傳輸監控信號和下行接受控制指令。通過互聯 網上對監控服務器的訪問，用戶還可以獨立、自主的在電子地圖上面對監控終端進行定位和 監控。
2. 3. l手機監控
2. 3. 1. 1手機交互査詢
用戶通過手機撥打USSD的專用接入號，系統便通過USSD平臺讓用戶手機終端和定位 監控服務器之間建立起了交互式的通信連接，對于手機終端通過USSD服務器建立起的透 明傳輸的電路信道里傳輸的應用請求，監控服務器須先做出預判。對于有關位置的用戶 請求(例如車輛定位、周邊路況等)，監控服務器首先將位置請求通過存貯轉發的方式 與LBS服務器建立通信連接，LBS服務器再根據位置請求生成了目標點的經緯度信息后， 反饋回監控服務器。監控服務器再將該經緯度信息傳送至GIS服務器，完成位置信息的對 照，生產"什么的附近"的文字描述，并且通過GIS引擎在電子地圖上生成的相應的圖層 描點。GIS服務器完成的位置信息對照可以供監控服務器和WEB服務器進行調用，然后監 控服務器將根據用戶發起的有關位置的請求，將調用結果處理加工后，按照USSD平臺的 API協議要求，下行發送給手機用戶。對于無關位置的用戶請求(例如違章査詢、洗車指 數、車主須知以及廣告業務等)，經過監控服務器的預判后，先釋放與LBS服務器的通信 連接，然后在監控服務器內將數據整理打包給USSD平臺，最后下行發送給用戶。
2. 3. 1. 2手機控制
用戶通過手機撥打USSD的專用接入號，系統便通過USSD平臺讓用戶手機終端和監控 服務器之間建立起了交互式的通信連接，對于手機終端通過USSD服務器建立起的透明傳 輸的電路信道里傳輸的應用請求，監控服務器須先做出預判。對于控制車的用戶請求(例 如開關車門、斷油電、監聽操作等)，監控平臺可采取兩種控制方式第一、監控服務 器根據用戶發送的USSD上行請求，解析、轉換為車載監控終端(另行專利申報)要求的 SMS (Short Message Service)控制指令格式，然后監控服務器根據與SMS平臺服務器連接的 API協議，將轉換后的SMS控制指令通過SMS平臺的下行短信通道，下傳到車載監控終端； 第二、按照本發明提供的"基于無線通信網絡的交互式定位監控方法"建立車載監控終 端到監控平臺的通信連接，通過該通信連接由監控平臺按照用戶手機發送的請求直接向 車載監控終端下達控制指令。
車載監控終端在接收到監控平臺下行傳達的控制指令后，通過安裝在車輛內的控制 電路對車輛進行控制操作。在車載監控終端對車的控制操作完成以后，車載監控終端將
和USSD互動短信的方式實現獨立、自主的監控。2、對終端的査詢和控制方式是雙向的、交互 式的、即時的，同時可以是隨身的。3、通過該系統可以承載大量的有關的信息增值服務(例 如違章查詢、洗車指數等)。
實施例2:手機(無線通信終端)智能交互的方法
本實施例方法是"基于無線通信網絡的交互式定位監控方法"的子方法。傳統的手機(無 線通信終端)USSD交互方法是用戶通過手機終端撥打USSD接入號發起的交互通信連接，通過 本方法便可實現從監控平臺側(系統側)主動發起手機終端到系統的通信連接及應用。包括 一下步驟
第一、按照本發明方法將手機終端(須支持USSD功能)進行相應的軟件改造(多數手機 不需要修改硬件)。
第二、系統側根據應用請求，以特定的主叫號碼向用戶手機發起呼叫，讓手機終端產生 振鈴信號，或有電話呼入提示信號。
第三、手機終端根據該呼叫的主叫號碼進行判斷、鑒權如果是非系統設定的觸發主叫 號碼，則按原手機通信方式執行操作；如果是系統設定的觸發主叫號碼的呼入， 則立即掛斷此次呼叫請求。 第四、啟動撥號程序，主動撥打手機終端設定的USSD接入號，自動發起從用戶手機終端
到系統的USSD通信連接。 手機終端在收到系統消息后到發送用戶消息的步驟是a.系統消息到達用戶手機終端， b.用戶按"確認"后切換到輸入界面，c.用戶在輸入界面輸入信息后，按"發送"將信息發 送到系統。
根據應用的需求，如果手機發送的上行信息可作為選擇項供用戶進行選擇，例如在出租 車電招系統(電話招車系統，另行專利申請)中，系統須駕駛員確認到達電招客戶上車地點 的時間(如l.三分鐘、2.五分鐘、3.十分鐘)，這類應用便可把a.b.c.三個步驟壓縮為一個 步驟，即當出租車駕駛員收到系統消息"請確認到達電招客戶上車地點的時間l.三分鐘、 2.五分鐘、3.十分鐘"后，出租車駕駛員只須在手機終端上按"1""2""3"中的一個鍵，手 機終端即刻將相應的確認信息自動發送給系統；如果手機發送的上行信息不能作為選擇項供 用戶進行選擇，例如用于學生管理的"家校通"(另行專利申請)需要學生家長、學生在手機 終端上輸入教學反饋或留言，那么a. b. c的步驟就不能省略。.
權利要求
1.一種基于無線通信網絡的交互式定位監控方法，通過無線通信終端或互聯網，實現對監控對象側的定位、監控以及相關的信息增值服務的方法，其特征是通過到達短信或電話振鈴信號觸發監控對象側手機模塊主動撥打USSD接入號，從而建立監控對象側到監控平臺側的交互式通信連接，用戶以此通過無線通信終端或電腦實現對監控對象側的通信或監控。
2. —種實施權利要求1的方法的基于無線通信網絡的交互式定位監控系統，通過無線通信終 端或互聯網，實現對監控對象側的定位、監控以及相關的信息增值服務的系統，其特征是: 在監控平臺側，將監控服務器直接和LBS平臺、USSD平臺、信令觸發平臺、GIS服務器、 WEB服務器、數據庫服務器、應用服務器進行連接，同時GIS服務器、應用服務器、WEB 服務器、數據庫服務器可以部分或全部集成到監控服務器內；將監控對象側的監控終端和 相應的監控外設進行連接。
3. 根據權利要求l、 2所述的基于無線通信網絡的交互式定位監控方法及系統可拆分為獨立 的基于無線通信網絡的交互式定位方法及系統和獨立的基于無線通信網絡的交互式監控 方法及系統，其特征是基于無線通信網絡的交互式定位監控方法及系統可單獨用于定位或 監控，定位方式既可以采用包括GPS技術的終端定位技術，也可采用包括LBS技術的網絡 定位技術，如果采用包括GPS技術的終端定位技術，則須建立監控對象側的定位終端到監 控平臺側的交互式USSD通信連接；如果采用包括LBS技術的網絡定位技術進行單獨定位， 則無須建立監控對象側的定位終端到監控平臺側的交互式USSD通信連接，在平臺側即可 生成位置信息。
4. 根據權利要求l、 2所述的基于無線通信網絡的交互式定位監控方法及系統，其特征是監 控方側用戶通過無線通信終端的USSD方式或電腦的互聯網WEB方式實現對監控對象側的 通信或定位監控。
5. 根據權利要求l、 2所述的基于無線通信網絡的交互式定位監控方法及系統在每個交互通 信周期中須滿足相應的時隙規則，其特征是A<{(Min(n*Du/Fu， n'Dd/Fd) —Tu — Td)/( R+l)}<{ (To-Tu-Td)/ (R+l) }，其中n是并行USSD連接數，Du是USSD每次上行 傳送的最大信息量，Dd是USSD每次下行傳送的最大信息量，Fu是終端產生上行數據的 數碼率，Fd是系統產生下行數據的數碼率，Tu是上行時隙中上行傳送Du的時間，Td是 下行時隙中下行傳送Dd的時間，To是USSD系統超時時間，R是優化比例系數，A是從 終端收到系統消息到發送信息給系統(監控平臺側)的時間。
6. 根據權利要求1所述的基于無線通信網絡的交互式定位監控方法包括無線通信終端或手 機的智能交互方法，其特征是通過以特定的主叫電話對改造后的無線通信終端或手機發 送短信或發起呼叫產生的振鈴信號觸發無線通信終端或手機主動撥打USSD接入號，從而 自動發起從無線通信終端或手機到系統的USSD通信連接。
7. 根據權利要求2所述的基于無線通信網絡的交互式定位監控系統中信令觸發平臺由用戶 交換機、短信平臺接口、標準通信接口電路構成，或由電話撥號器、短信發送模塊、標準 通信接口電路及排隊緩存電路代替構成。
8. 根據權利要求2所述的基于無線通信網絡的交互式定位監控系統中監控對象側的監控終 端包括CPU處理器、支持USSD功能的手機模塊、信道觸發器、各類存儲器、各類數據輸 入輸出端口、收發控制端口、同歩時鐘、計時器、電源電路、標準通信端口構成，各電路 器件之間通過數據總線連接。
9. 根據權利要求7所述的基于無線通信網絡的交互式定位監控系統中監控終端中的信道觸 發器由掛斷和撥號電路、振鈴控制端口、短信接收和觸發電路組成，且與信令觸發平臺功 能對應如只需電話或短信觸發，則可以省去短信接收和觸發電路或電話接收和掛斷電路、 振鈴控制端口。
10. 根據權利要求2所述的基于無線通信網絡的交互式定位監控系統用于車輛定位監控 系統中，其特征是用戶通過手機USSD或電腦WEB的方式直接、交互式地監控車載監控終 端，并可控制相應車輛電路。
全文摘要
一種基于無線通信網絡的交互式定位監控方法及系統，涉及無線監控及信息技術領域。為解決傳統監控方式中的通信連接覆蓋少、形式單一、成本高、無交互的諸多局限性，本發明通過監控對象側被觸發后建立的USSD(Unstructured Supplementary Service Data非結構化補充數據業務)交互通信連接傳送監控對象側到監控平臺側之間的各種監控指令和信息，同時用戶以此通過無線通信終端或互聯網中的電腦，實現對監控對象側的定位、監控以及相關的信息增值服務。
文檔編號H04W4/14GK101106796SQ20061005442
公開日2008年1月16日 申請日期2006年7月10日 優先權日2006年7月10日
發明者迅 劉 申請人:迅 劉