专利名称：一种用户位置判定方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种用户位置判定方法及系统。
背景技术：
随着通信技术的发展，无线移动通信已经成为全球范围内用户规模和使用量最大的一种通信方式。
移动通信技术的高速发展使得移动终端呈现出功能多样、应用广泛等特点，成为人们学习生活和联系交流的主要信息化工具。但是，随着移动终端多体制并存和多模块化的快速演进，以及语音、短信、图像、视频等多种类信息处理能力的不断增强，新的泄密隐患也日益突出。为了消除安全隐患，必须对移动终端采取针对性、强制性的管理措施。
现有技术中，通过设置一个伪装基站功能的设备即伪基站，控制覆盖区域内移动终端的接入过程，可以实现终端发现、身份和位置判定功能。然而，由于无线信号的广播特性，并不能保证完好的边界隔离，即不能严格界定出覆盖区域的边界，因此，无法严格界定出用户处于覆盖区域还是非覆盖区域。发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于用户通信行为轨迹的用户位置判定方法，用于解决现有技术无法严格界定出用户处于覆盖区域还是非覆盖区域的问题。其技术方案如下
一种用户位置判定方法，包括
根据覆盖区域内基站的分布情况，建立所述覆盖区域内基站的空间关联矩阵；
获取用户的历史通信事件，根据所述用户的历史通信事件，结合所述空间关联矩阵建立时空关联矩阵；
利用所述时空关联矩阵还原出基于用户通信事件序列的行为轨迹矩阵；
根据所述空间关联矩阵和所述行为轨迹矩阵判定用户所处的位置。
优选地，所述覆盖区域通过伪基站方式实现；
所述根据覆盖区域内基站的分布情况，获取所述覆盖区域内基站的空间关联矩阵包括根据所述伪基站的分布情况，利用马尔可夫模型建立所述覆盖区域内基站之间的空间关联矩阵。
优选地，所述获取用户的历史通信事件，根据所述用户的历史通信事件，结合所述空间关联矩阵建立时空关联矩阵包括
通过所述伪基站感知并识别用户的通信行为，并记录所述通信行为的发生时间和持续时间；
根据所述通信行为的发生时间和持续时间以及所述空间关联矩阵建立时空关联矩阵。
优选地，所述根据所述空间关联矩阵和所述行为轨迹矩阵判定用户所处的位置包4括
根据所述空间关联矩阵建立空间状态转移概率矩阵，所述空间状态转移概率矩阵反映用户位置从覆盖区域内一基站关联至另一基站的概率；
根据所述空间状态转移概率矩阵和所述行为轨迹矩阵确定用户位于覆盖区域内的概率，如果用户位于覆盖区域内的概率大于0，则判定用户位于覆盖区域内。
优选地，如果用户位于覆盖区域内的概率等于0，则根据所述时空关联矩阵判断用户是否在所述覆盖区域内出现，如果是，则判定用户位于覆盖区域内，否则，判定用户位于覆盖区域外。
一种用户位置判定系统，包括第一矩阵建立单元、获取单元、第二矩阵建立单元、 还原单元、第三矩阵建立单元和位置判定单元；
所述第一矩阵建立单元，用于根据覆盖区域内基站的分布情况，建立所述覆盖区域内基站的空间关联矩阵；
所述获取单元，用于获取用户的历史通信事件；
所述第二矩阵建立单元，用于根据所述用户的历史通信事件，结合所述空间关联矩阵建立时空关联矩阵；
所述还原单元，用于利用所述时空关联矩阵还原出基于用户通信事件序列的行为轨迹；
所述第三矩阵建立单元，用于根据还原出的基于用户通信事件序列的行为轨迹建立行为轨迹矩阵；
所述位置判定单元，用于根据所述空间关联矩阵和所述行为轨迹矩阵判定用户所处的位置。
优选地，所述覆盖区域通过伪基站方式实现；
所述第一矩阵建立单元包括第一矩阵建立子单元；
所述第一矩阵建立子单元，用于根据所述伪基站的分布情况，利用马尔可夫模型建立所述覆盖区域内基站之间的空间关联矩阵。
优选地，所述获取单元包括获取子单元，所述第二矩阵建立单元包括第二矩阵建立子单元；
所述获取子单元，用于通过所述伪基站感知并识别用户的通信行为，并记录所述通信行为的发生时间和持续时间；
所述第二矩阵建立子单元，用于根据所述通信行为的发生时间和持续时间以及所述空间关联矩阵建立时空关联矩阵。
优选地，所述位置判定单元包括第二矩阵建立子单元、确定子单元和第一判定子单元；
所述第二矩阵建立子单元，用于根据所述空间关联矩阵建立空间状态转移概率矩阵，所述空间状态转移概率矩阵反映用户位置从覆盖区域内一基站关联至另一基站的概率；
所述确定子单元，用于根据所述空间状态转移概率矩阵和所述行为轨迹矩阵确定用户位于覆盖区域内的概率；
所述第一判定子单元，用于当用户位于覆盖区域内的概率大于0，判定用户位于覆盖区域内。
优选地，所述位置判定单元还包括第二判定子单元；
所述第二判定子单元，用于当用户位于覆盖区域内的概率等于O时，根据所述时空关联矩阵判断用户是否在所述覆盖区域内的基站出现，如果是，则判定用户位于覆盖区域内，否则，判定用户位于覆盖区域外。
本发明提供的用户位置判定方法和系统，首先根据覆盖区域内基站的分布情况， 建立覆盖区域内基站的空间关联矩阵，然后获取用户的历史通信事件，根据用户的历史通信事件，结合空间关联矩阵建立时空关联矩阵，接着利用所述时空关联矩阵还原出基于用户通信事件序列的行为轨迹矩阵，最后根据空间关联矩阵和行为轨迹矩阵判定用户所处的位置。本发明提供的用户位置判定方法和系统在不利用任何定位设备和算法的情况下，能够严格界定出用户处于覆盖区域内还是覆盖区域外，提高了用户位置判定的正确率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图I为本发明实施例提供的用户位置判定方法的流程示意图2为本发明实施例提供的基站分布情况示意图3为本发明实施例提供的路由更新消息示意图4为本发明实施例提供的用户运动示意图5为本发明实施例提供的用户位置判定系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种基于用户通信行为轨迹的用户位置判定方法，图I为该方法的流程示意图，该方法可以包括
SlOl :根据覆盖区域内基站的分布情况，建立覆盖区域内基站的空间关联矩阵。
S102:获取用户的历史通信事件，根据用户的历史通信事件，结合空间关联矩阵建立时空关联矩阵。
S103:利用时空关联矩阵还原出基于用户通信事件序列的行为轨迹，并建立行为轨迹矩阵。
S104 :根据空间关联矩阵和行为轨迹矩阵判定用户所处的位置。
在本发明的另一实施例中，覆盖区域可通过伪基站方式实现，伪基站设置于覆盖区域内的交通要道上，当用户通过时，伪基站能快速反应。根据覆盖区域内基站的分布情况，获取覆盖区域内基站的空间关联矩阵可以包括根据伪基站的分布情况，利用马尔可夫模型建立覆盖区域内基站之间的空间关联矩阵。
由于伪基站在突破2G/3G空中接口安全机制的前提下，能快速感知和准确识别用户的行为，如越区、切换、开关机注册、呼叫、短信等。因此，在本发明的再一实施例中，获取用户的历史通信事件，根据用户的历史通信事件，结合空间关联矩阵建立时空关联矩阵可以包括通过伪基站感知并识别用户的通信行为，记录通信行为的发生时间和持续时间，根据记录的通信行为的发生时间和持续时间以及空间关联矩阵建立时空关联矩阵。
在本实施例中，利用伪基站将覆盖区域内的移动终端诱导于控守小区后，分析用户接入信令过程中的相关参数，提取移动终端的无线标识信息，在目标未察觉的情况下，结合数据库信息处理，完成移动终端无线标识和用户号码的关联、身份识别及筛选过滤，进行终端特征检测与提取，给出用户的空时关联矩阵，包括到达时间、离开时间以及在基站覆盖范围内的持续时间。
需要说明是，建立时空关联矩阵时，时空关联约束必须体现两个特点排他性和连续性，排他性，即同一用户在同一时间不可能在两个不同的基站处出现，连续性，即用户的移动必须是连续的，用户在开机状态下不可能从一个基站位置突然跳到另一个不相邻的基站位置。
通过上述建立的时空关联矩阵可以还原出基于用户通信事件序列的行为轨迹，并建立行为轨迹矩阵，其中，包括了信息缺失情况下用户行为轨迹的还原，行为轨迹矩阵能体现出用户的运动方向，是进入覆盖区域还是离开覆盖区域。
在本发明的又一实施例中，根据空间关联矩阵和行为轨迹矩阵判定用户所处的位置可以包括根据空间关联矩阵建立空间状态转移概率矩阵，根据空间状态转移概率矩阵和行为轨迹矩阵确定用户位于覆盖区域内的概率，如果用户位于覆盖区域内的概率大于0， 则判定用户位于覆盖区域内，其中，空间状态转移概率矩阵反映用户位置从覆盖区域内一基站关联至另一基站的概率。
在本发明的其它实施例中，当用户位于覆盖区域内的概率等于O时，并不直接判定用户位于覆盖区域外，而是要根据时空关联矩阵判断用户是否在覆盖区域内的基站出现，如果用户没有在覆盖区域内的基站出现，则判定用户在覆盖区域外，如果用户在覆盖区域内的基站出现，则判定用户在覆盖区域内。需要说明的是，当用户位于覆盖区域内的概率等于0，且用户在覆盖区域内的基站出现时，表明用户从覆盖区域内离开，为了减少漏警概率，只要用户在覆盖区域内持续了一段时间，就将其判定为在覆盖区域内。
在上述本发明提供的实施例的基础上，现列举一具体实例作为说明。
如图2所示，B1-B19表示19个不同的基站，其中B= (B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7)表示覆盖区域内的基站。判定用户位置的过程具体为
①根据覆盖区域内基站的分布情况，建立覆盖区域内基站的空间关联矩阵。
基于图2中基站B1至B7的分布情况，将用户在不同基站之间的移动看作是在不同状态之间的转移，利用马尔可夫模型建立覆盖区域内基站的空间关联矩阵M :
权利要求
1.一种用户位置判定方法，其特征在于，包括 根据覆盖区域内基站的分布情况，建立所述覆盖区域内基站的空间关联矩阵； 获取用户的历史通信事件，根据所述用户的历史通信事件，结合所述空间关联矩阵建立时空关联矩阵； 利用所述时空关联矩阵还原出基于用户通信事件序列的行为轨迹，并建立行为轨迹矩阵； 根据所述空间关联矩阵和所述行为轨迹矩阵判定用户所处的位置。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述覆盖区域通过伪基站方式实现； 所述根据覆盖区域内基站的分布情况，获取所述覆盖区域内基站的空间关联矩阵包括 根据所述伪基站的分布情况，利用马尔可夫模型建立所述覆盖区域内基站之间的空间关联矩阵。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取用户的历史通信事件，根据所述用户的历史通信事件，结合所述空间关联矩阵建立时空关联矩阵包括 通过所述伪基站感知并识别用户的通信行为，记录所述通信行为的发生时间和持续时间； 根据所述通信行为的发生时间和持续时间以及所述空间关联矩阵建立时空关联矩阵。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据所述空间关联矩阵和所述行为轨迹矩阵判定用户所处的位置包括 根据所述空间关联矩阵建立空间状态转移概率矩阵，所述空间状态转移概率矩阵反映用户位置从覆盖区域内一基站关联至另一基站的概率； 根据所述空间状态转移概率矩阵和所述行为轨迹矩阵确定用户位于覆盖区域内的概率，如果用户位于覆盖区域内的概率大于O，则判定用户位于覆盖区域内。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果用户位于覆盖区域内的概率等于O，则根据所述时空关联矩阵判断用户是否在所述覆盖区域内出现，如果是，则判定用户位于覆盖区域内，否则，判定用户位于覆盖区域外。
6.一种用户位置判定系统，其特征在于，包括第一矩阵建立单元、获取单元、第二矩阵建立单元、还原单元、第三矩阵建立单元和位置判定单元； 所述第一矩阵建立单元，用于根据覆盖区域内基站的分布情况，建立所述覆盖区域内基站的空间关联矩阵； 所述获取单元，用于获取用户的历史通信事件； 所述第二矩阵建立单元，用于根据所述用户的历史通信事件，结合所述空间关联矩阵建立时空关联矩阵； 所述还原单元，用于利用所述时空关联矩阵还原出基于用户通信事件序列的行为轨迹； 所述第三矩阵建立单元，用于根据还原出的基于用户通信事件序列的行为轨迹建立行为轨迹矩阵； 所述位置判定单元，用于根据所述空间关联矩阵和所述行为轨迹矩阵判定用户所处的位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述覆盖区域通过伪基站方式实现； 所述第一矩阵建立单元包括第一矩阵建立子单元； 所述第一矩阵建立子单元，用于根据所述伪基站的分布情况，利用马尔可夫模型建立所述覆盖区域内基站之间的空间关联矩阵。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取单元包括获取子单元，所述第二矩阵建立单元包括第二矩阵建立子单元； 所述获取子单元，用于通过所述伪基站感知并识别用户的通信行为，并记录所述通信行为的发生时间和持续时间； 所述第二矩阵建立子单元，用于根据所述通信行为的发生时间和持续时间以及所述空间关联矩阵建立时空关联矩阵。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述位置判定单元包括第二矩阵建立子单元、确定子单元和第一判定子单元； 所述第二矩阵建立子单元，用于根据所述空间关联矩阵建立空间状态转移概率矩阵，所述空间状态转移概率矩阵反映用户位置从覆盖区域内一基站关联至另一基站的概率； 所述确定子单元，用于根据所述空间状态转移概率矩阵和所述行为轨迹矩阵确定用户位于覆盖区域内的概率； 所述第一判定子单元，用于当用户位于覆盖区域内的概率大于O，判定用户位于覆盖区域内。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述位置判定单元还包括第二判定子单元; 所述第二判定子单元，用于当用户位于覆盖区域内的概率等于O时，根据所述时空关联矩阵判断用户是否在所述覆盖区域内的基站出现，如果是，则判定用户位于覆盖区域内，否则，判定用户位于覆盖区域外。
全文摘要
本发明提供一种用户位置判定方法及系统，该方法包括根据覆盖区域内基站的分布情况，建立覆盖区域内基站的空间关联矩阵，获取用户的历史通信事件，根据用户的历史通信事件，结合空间关联矩阵建立时空关联矩阵，利用时空关联矩阵还原出基于用户通信事件序列的行为轨迹矩阵，根据空间关联矩阵和行为轨迹矩阵判定用户所处的位置。本发明提供的用户位置判定方法和系统在不利用任何定位设备和算法的情况下，提高了用户位置判定的正确率。
文档编号H04W64/00GK102984799SQ20121049058
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者邬江兴, 黄开枝, 许明艳, 金梁, 季新生, 彭建华, 郭素霞, 冯涛, 汤红波, 江涛, 宋华伟, 禹春来, 柏溢, 杨梅樾, 秦小刚, 张天忠 申请人:中国人民解放军信息工程大学