基于相控阵技术的人码精确匹配系统及匹配方法与流程

本发明属于手机信息采集，具体涉及一种基于相控阵技术的人码精确匹配系统，同时还涉及一种基于相控阵技术的人码精确匹配系统的匹配方法。

背景技术：

1、

2、对手机的侦测当前主要依靠伪基站技术完成。然而仅仅依靠伪基站技术本身无法准确获取手机的空间位置，只能提供是否在覆盖区域的结论，当公共场所中多人行走的环境下，伪基站技术无法分辨某个手机在哪个人身上。因此现存的技术手段无法提供准确的手机持有人信息，对当今的智慧城市、平安城市以及各种大数据分析系统的数据补充严重不足。

3、结合相控阵测向技术的伪基站能够很好的解决这个问题。相控阵测向作为雷达技术的一种，可精确分辨微小距离的手机空间分布。因此，在相控阵技术的支持下，伪基站可以采集到手机的信息，同时根据相控阵技术计算出手机的精确空间位置，并结合算法为用户提供一对一的准确人形和手机对应关系。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于相控阵技术的人码精确匹配系统，解决了现有技术中存在的手机侦测无法提供准确的手机持有人信息，无法实现人形图像与手机信息一一对应的问题。

2、本发明的另一目的是提供一种基于相控阵技术的人码精确匹配系统的匹配方法。

3、本发明所采用的第一技术方案是，基于相控阵技术的人码精确匹配系统，包括主控单元，主控单元同时与后台电脑以及收发信机、视频处理单元、伪基站连接，伪基站与伪基站天线连接，收发信机和相控阵天线连接，视频处理单元还连接头摄像头，在主控单元的调度下，伪基站采集周围手机的imsi，用收发信机在相控阵天线的配合下测量得到手机具体空间位置，并将其结果在视频处理单元的输出中可视化的标注，形成最终的人形图像和手机imsi精确匹配结果。

4、本发明所采用的第二技术方案是，基于相控阵技术的人码精确匹配系统的匹配方法，具体步骤如下：

5、步骤1、当伪基站启动之后，对外发射无线信号，即开始采集周围手机的手机卡号imsi并与手机保持dcch的信道连接，lte伪基站在获取完成手机卡号imsi之后，通过rrcconnectionreconfiguration信令将该手机频率指派到测量信道并作为信道标识发送至收发信机以备测量，并获取lte的信道标识送至收发信机中，lte信道标识参数包括rbindex、rb number，wcdma的信道标识参数为上行信道扰码，gsm信道标识参数则包括ch和ts；

6、在dcch的链路保持过程中，伪基站需根据测量结果释放已有的dcch并接收新的dcch建立请求，动态管理所有的手机imsi及信道标识，并将imsi及信道标识实时发送给收发信机，手机在接受到伪基站发送的attach reject信令之后即回到公网中，并且5分钟内不再登录该伪基站；

7、步骤2、手机的上行无线信号经lna放大之后，经过下变频进入收发信机的ad，ad输出完整的带内iq数据，随后收发信机根据伪基站送来的信道标识参数，完成信道均衡和滤波，并进行解调，对于相控阵天线，需多路iq信号联合比相才能确定手机空间位置，所以需多路收发信机，且数量需与相控阵的天线振子数匹配，收发信机根据上述流程对手机的信号提取和过滤，实现从空中噪声中提取干净的手机信号的目的；

8、步骤3、在经过带通滤波器还原出多路手机信号之后，收发信机结合相控阵天线即可通过多振子两两比相的方式获取手机的来波方向θ，比相公式如下：

9、λ为波长，d为天线振子间距；

10、经实测在信噪比大于6的情况下θ的误差在2度以内，多振子的两两相位比较，使结果更为精确：

11、其中n为振子个数。θi为i和i+1的比相结果；

12、测距的基础为lte的随即接入过程的prach前导序列，即rar中携带的11-bit信息，prach前导序列能够提供1282个时间提前量ta，即1282个距离刻度，每个ta代表的距离为78.12米，在prach前导序列的基础上通过估算循环前缀位置偏移，对伪基站的接收ta进行调整，并结合历史接收数据，才能将精度进一步提升至3个ta之内，测量误差在210米内；

13、在gsm和wcdma中，则直接通过手机上行的测量报告中自带的ta对其位置进行估算，并给出估计，其误差在500米内；

14、步骤4、在通过收发信机和相控阵天线的配合测量后，得到目标手机相对于天线平面的测量角度θ，为产生可视化效果，将测量结果标注在视频处理系统的图像结果中，根据测量角度θ叠加至图像时需要将θ在球面坐标系中的坐标转换至平面坐标系并根据像素映射至视频处理单元采集的具体图像，具体转换的公式如下：

15、其中n为映射之后的像素点，m为图像的像素宽度，

16、为排除延时的干扰，将测量结果准确显示在图像上，直接在控制端实现rtsp协议，提前从视频中抽图并按抽图的时间戳保存，再配合雷达传送结果的时延选择不同的图片，并将结果标注在图片上，设图像格式为水平1024个像素点，测量速度为δ，方向为ε，α为目标手机在图像中的水平像素点，α计算如下：

17、θ为测量角度，δs为相对时延；

18、在最终图像上的水平像素点x＝α处标注出竖线，即为手机imsi的来波方向，标线上的人像即为该手机的持有人。

19、本发明第二技术方案的特点还在于，

20、步骤1中，在lte伪基站中将dcch分成侦码信道和测量信道两类信道，分别完成侦码和测量功能，rb的起始位置设置为12，wcdma和gsm则无需将dcch分类，同一个dcch信道既可完成侦码也可用于测量，且无资源划分的需求。

21、步骤2中，滤波采用带通滤波器，带通滤波器由dagc模块、信道判决模块、信道估计模块、信道估计滤波模块和导频恢复模块组成，dagc模块完成信号幅度的自适应调整，为后继的ifft变换定点设计提供足够bit的信息；信号判决模块利用导频信号的相关能量信息，判决该导频是否是期望用户的导频信息；信道估计模块利用接收信号和本地导频完成对信道估计；信道估计滤波模块在变换域完成对噪声和干扰用户的滤波，得到过滤干扰和噪声之后的导频信息；导频恢复模块，利用信道估计滤波后结果与本地导频信息一起完成导频恢复过程。

22、步骤2中，带通滤波器在解调之外对手机的上行信号进行整形滤波，输出的信号质量足以满足相控阵测量需求，为了满足增强带通滤波器的性能，针对手机的下行信号编码做出特殊适应性修改，即特定子帧上发送强正交性的walshcode生成的业务数据，确保相邻信道的码片具备最大的正交性，并反映到手机上行信道数据中。

23、本发明的有益效果是，基于相控阵技术的人码精确匹配系统，包括多频段多阵列天线、收发信单元、多目标空间定位算法及其实现单元，能够实现手机在不同空间位置的精确判断。基于相控阵测向技术的手机与人形图像精确匹配系统的匹配方法是一种“所见即所得”的人像和手机imsi采集和关联方法，可以对周围行人进行侦测，采集其经过的身形图像和其随身携带的手机imsi，并通过图片的形式予以标注，提供以人形、人脸图像和手机imsi及其相关信息的精确数据刻画。

24、本发明使用相控阵天线实时测量手机的角度信息，依靠算法分析测量结果，将正确的角度信息上报，并通过天线和摄像头的前期校准角度匹配关系，将天线测量角度映射到摄像头对应角度，这样可以在摄像头上看到对应角度标注了目标手机位置，即可以看到手机持有者。其优势表现为：

25、1.效率高：单次采集即可得出人和手机精准对应结果，立即预警，无需等待多点碰撞后结果，这是目前国内外产品均不具备的；

26、2.成功率高：人形+imsi匹配成功率>90％；

27、3.部署维护方便：单点部署，无需多点安装；

28、4.便于后期与不同的视频结构化软件融合，通过本系统测量的结果进行视频ai分析，从而提取出人脸、人形、步态等诸多关键信息，并提供该人关联的准确imsi。