基于执法的手机信号侦测系统设计

张 波

深圳市公安局禁毒支队 广东深圳 518000

针对目前目标对象手机定位难,大范围搜索目标用户耗时长,花费人力、物力成本高的问题,本文设计提出了一套可实现全制式全频段(2G3G4G,移动联通电信)采集周围手机的IMSI、IMEI、手机号等特定信息,进一步获取其位置信息,并管制其通信信息的手机管控设备。此外,为应对不同场景需求,本文共设计了背包式、全制式拉杆箱式、分布式三种设备形态,可通过综合使用实现多层次、全范围的目标用户手机侦码定位。与现有技术相比,本文主要创新点为设计了移动TDD/联通FDD/电信FDD共站模式的热点设备,解决了因终端的FDD/TDD模式切换而吸附难的技术难题,极大提升热点设备覆盖范围及上号成功率。此外,扩大了搜索范围,平面覆盖可达400米以上;提高了捕获率,平均移动捕获率大于90%。同时具备频点自适应能力,安装部署后能自动根据运营商无线环境情况,自适应选择工作频点,减少对运营商网络的影响。该系统基于最先进的室外型基站平台架构,具备目前运营商室外型基站同等的稳定性,且远程维护手段丰富、简单便捷。

1 系统设计

为了进一步实施跟踪定位,获取目标目标对象手机信息,本文研究设计并实现了三种近距离侦码取号定位系统,分别为背负式手机侦测系统(以下简称背包式系统);全制式拉杆箱式手机侦测系统(以下简称拉杆箱式系统);分布式手机侦测系统(以下简称分布式系统)。该类系统可以实时获取目标对象手机的IMSI、IMEI、TMSI以及手机号等相关信息,为实时跟踪定位目标人员提供可靠信息依据。同时针对某些特殊的IP电话、特殊号段或者特殊套餐,本文所设计系统也可以实现获取。

1.1 系统组成

1.1.1 IMSI采集设备

完成对周围手机的卡号(IMSI)的采集和距离估算,并提供给后台判断手机是否为黑白名单,以及出现位置的管理。

1.1.2 手机取号设备

完成对手机号码的获取,以及和IMSI的对应关系。用辅助后台进行黑白名单的甄别,以及使用者的具体信息。

1.1.3 手机发现设备

根据IMSI或者手机号,定位手机的具体位置,协助找出手机所在位置。

1.1.4 管理服务器

对整个营区的所有安装设备进行管理,完成设备状态、定时开关、位置管理、数据分析、黑白名单告警等功能,并对于黑名单的具体位置、活动轨迹等进行准确的分析。

1.1.5 后台数据库

保存所有设备采集的手机号和IMSI的对应关系、出现时间、位置等信息,辅助后台完成黑白名单的具体操作。

1.2 系统分类

1.2.1 背包式系统

背包式系统具有如下特点:多制式侦码、取号、定位,隐蔽性强、双肩包便携等。该系统的工作频段包括GSM、CDMA、TD-LTE、FDD-LTE四个频段,可实现同时采集移动、电信、频段内用户信息,并可以轮询的方式实现对联通频段内的目标用户手机信息的获取。此外,该系统的定位功能可单独使用,无须干扰仪等其他设备配合,有效地避免了干扰器带来的时延,大大提高了侦码、取号的速度,提高了准确性,实现了真正的4G直采取号。此系统设计采用安卓手机作为人机交互操作终端[1],通过5.8Gwifi与其连接,可放在双肩背包内实现便携式侦码、取号和定位等功能。

1.2.2 拉杆箱式系统

拉杆箱式系统具有如下特点:全制式侦码、取号、定位,实时性强,同时拉杆箱大小为24寸,便于一人携带。相较于背包式系统,其可以提供更广泛的频段信息采集及手机特定信息的存取,并且拉杆箱式系统可以同时采集GSM、CDMA、WCDMA、TD-LTE、FDD-LTE全制式手机的信息,无须轮询采集,无须干扰仪配合,可有效地避免干扰器带来的时延,提高取号速度,提高准确性,真正实现“擦肩而过”的取号。此系统设计采用安卓手机[2]作为人机交互操作终端,针对该系统的所有功能,本文已设计实现将其全部集成到统一的人机交互页面,同时所有功能均可通过5.8Gwifi与主系统连接。基于该操作页面,一个人就可实现对目标用户的实时侦码取号、定位、管制等功能。

1.2.3 分布式系统

相较于上述两种系统而言,分布式系统更适于应用在搜索面积较大、目标用户较多的场景中。它主要通过定点安放的形式,置于需要安保的建筑物中。对单一室内可以通过天线完成信号覆盖,对多房间或高层建筑物则可通过室内覆盖系统完成信号覆盖。同时,此系统设计采用计算机或PAD作为人机交互操作终端,即提供更大的数据容量,同时所有分设备皆可通过5.8Gwifi连接主系统,并且可以自动完成对区域内所有手机的侦码、取号、定位和管控功能。

2 功能设计

2.1 侦码取号

为实现对目标人员的精准定位,我们首先要获取该手机的特征信息,而IMEI(International Mobile Equipment Identity)[3]作为与手机一一对应且独属于每个手机的全球唯一标识码已成为侦码取号的首选。本文所设计的设备可以实现同时采集移动、电信、联通的GSM、CDMA、TD-LTE、FDD-LTE四种频段内的目标用户的IMEI、IMSI、手机号等信息。针对某些特殊的IP电话,特殊号段或者特殊套餐,也可以获取,具体流程如下。

移动TDD/联通FDD/电信FDD采集前端设备通过模拟任意运营商的移动TDD/联通FDD/电信FDD移动通信网络,主动发出诱发信号使得周围处于待机状态的移动TDD/联通FDD/电信FDD用户手机主动切换到采集前端设备的相应的工作载频,并进行正常网络访问和登记。在用户接入过程中会主动上报SIM卡号(IMSI)以及手机机身号码(IMEI)等用户信息。

采集前端设备通过发射标准移动TDD/联通FDD/电信FDD基站模拟信号,形成一定的覆盖区域。该覆盖区域可以通过调节发射功率控制覆盖区域的面积,也可以通过使用大增益定向天线等设备调节覆盖区形状。如本身功率不足以覆盖所需区域,可增加外置功放实现大范围覆盖。

2.2 定位

目前常用的定位方式主要包括人员现场追踪以及监控设备跟踪的方式,然而,人员现场追踪不仅耗费人力,且易被目标人员发现;同时监控设备需要监控人员与跟踪人员的中转信息传输,这就导致此种方式的实时性较差。而在重要目标人群的追踪定位中,无疑对实时性和保密性的要求是较高的,本文所设计的系统不仅可以在用户无感知的条件下获取所需信息,还可进一步利用IMSI、IMEI、TMSI、手机号等信息,使其作为定位依据,采用逐渐逼近的方式更为简单、快捷地实现对目标用户的实时跟踪和定位,这无疑大大减轻了人力与物力的投入。具体流程如下:

采集前端设备一般部署建设于不同的物理位置地点,与后台系统可通过有线或无线方式通信,采集前端设备组及采集中心之间网络需要保证数据路由可达:有线方式,采集前端设备通过专线或因特网(VPN),可配置固定IP;无线方式(CDMA),后台系统固定IP地址以便采集前端设备组安装时就需要写入采集中心地址以发送接入请求。

2.3 侦听管制

对于一些重要目标,我们对于其沟通内容的获取也有很大需求,因为这可以帮助我们尽可能多地掌握证据及其下一步作案方式等内容,便于我们部署相关抓捕工作及后期审判工作。本文所设计的系统可以实现在获取IMSI、IMEI、TMSI、手机号等信息的基础上,进一步侦听目标用户和公网通信的语音、短信、通话记录、机主信息等内容。同时可对3G、4G用户采用降制处理,统一在2G上实现侦听。

此外,在定位侦听的基础之上,本文所涉及的系统还可以实现对管控范围内所有手机的管制。针对非法集会等特定场合,本文所设计系统可以实现在获取其号码、归属地、手机型号等信息后,有选择地断开其与公网的通信,防止其与其他对象的沟通以及事态的进一步发展扩大,并且可以实现管制其他的通信操作,获取其短信内容等。

2.4 基本查询

基本查询功能包括目标号码查询、号码模糊查询、区域批量查询。

IMSI号码查询:4G智能终端IMSI查询。

号码模糊查询:在查询时间内,可以对不完整的目标号码进行查询,查询出匹配的目标号码被采集前端设备捕获的信息。

区域批量查询:在查询时间内,可以查询出一批采集前端设备内的所有目标信息。

2.5 布控预警

目标实时跟踪:在普通界面和GIS界面上进行实时显示目标号码的活动轨迹。

目标到达、逃逸预警:目标用户进出某一无线热点区域范围可在普通界面和GIS界面上进行告警。

视频智能分析及联动告警:视频分析功能能够实现入侵监测、逗留(滞留)监测、可疑物品遗留监测等实时视频分析应用功能。报警后,将结合移动TDD/联通FDD/电信FDD采集前端设备所采集数据,并将所有报警数据连续传输到综合管理中心视频分析服务器上。

2.6 智能分析应用

分析功能是在上述基本查询功能基础上提供的扩展功能,通过对查询结果的统计分析,给使用部门提供伴随对象分析、时空关联分析功能,具体如下所述。

伴随对象分析:根据一部手机的运行轨迹,查找和该对象运行轨迹高度相似的其他手机,查找携带者。

时空关联分析:通过分析特定时间、特定路线下的号码,然后从中进行筛选,查找可能的嫌疑号码。

目标轨迹映射分析:轨迹分析功能是智能终端信息采集系统,根据IMSI将智能终端的时间行为轨迹映射至人员的实践行为轨迹在GIS地图上展现。

重点人员信息分析:设置人像比对感知前端,实现重点人及重点人群人像比对分析,及对其所携带移动终端的分析功能。

2.7 系统维护监控功能

系统能对前端设备、链路以及后台设备的状态进行监控,一旦发现设备故障或异常立即向用户报警。

由于前台采集设备一般在无人值守状态下运行,日常的设备维护工作应通过远程方式实现,而远程维护的前提是充分了解系统的运行状态,因此前台采集设备必须提供状态监控功能。数据采集子系统和数据通信子系统均应包含状态监控模块,以实时记录和监控系统的运行状态,并根据后台发送的控制命令执行相关处理操作。

在后台显示前台采集设备的实时采集数据的基础上,以图表的方式实时展现前台采集设备、采集数据的统计,并且可以根据不同的方式进行统计,比如采集设备、时间段等方式进行统计。根据预定的处理规则,判断流量是否异常,一旦发现异常立即向用户报警。

2.8 与其他相关联动

本文所设计的系统作为技侦网络的一个重要组成部分,只有与其他系统和资源有机地整合起来,才能更好地发挥系统对案件侦办工作的作用。

首先,该系统能整合用户资料、小区位置表、手机机身码对应表、长途区号对照表等电信基础资料,使在数据应用过程中能方便地利用这些数据。

其次,该系统能与电信资料综合处理系统进行紧密整合,由于系统采集的数据与电信资料综合处理系统采集的数据基本类似,两者可以互为补充,它们的应用模式也基本一致,在许多应用场景下这两类数据需要综合应用才能发挥作用,因此可以将这两类数据作为一个整体考虑数据存储方案和数据应用方案,以保证资源的充分利用。

最后,本系统一方面严格遵守公安部相关标准规范,提供多种类型的开放式接口(包括SOCKET、COM、WEB SERVICE等类型)供其他应用系统调用;另一方面,也可以通过参数设置调用其他应用系统提供的接口来实现与其他应用系统进行有机整合。

后台系统不仅能分析出4G/手机终端的时间行为轨迹,提供基于手机终端的时空关联信息。最为重要的是,通过时间关联及地点位置碰撞,同时实现手机终端的标识号码关联(MAC/IMSI/IMEI/MSISDN/网络虚拟账号等),以及手机、人员、车辆(车牌)、物品的关联,使得人、车、物通过采集系统与视频监控系统时空上的关联。然后还可以将此关联映射信息导入技侦的基础信息大数据中心平台,供给省/市局网安、刑警、治安、情报、国保等相关情报部门进行数据层面的多级关联综合智能分析应用,从而可极大地提升相关部门案件分析中人、车、手机、物品的号码落地问题。

如通过与GIS系统的结合实现轨迹显示,与侦控系统结合实现侦控数据与监控数据的融合,与短信平台结合实现短信报警,与综合办案系统结合实现手段管理,在确保网络安全的前提下,与治安、交通监控等相关警种应用系统的信息关联,实现对目标对象的立体侦控等,这样就实现了各系统之间的有机联动和资源整合,将有效提升打击和预防犯罪的能力,为推动公安正规化、现代化建设提供有力的支持。

3 定位

目前常用的定位方式主要包括人员现场追踪以及监控设备跟踪的方式,然而,人员现场追踪不仅耗费人力,且易被目标人员发现;同时监控设备需要监控人员与跟踪人员的中转信息传输,这就导致此种方式的实时性较差。而在重要目标人群的追踪定位中,无疑对实时性和保密性的要求是较高的,本文所设计的系统不仅可以在用户无感知的条件下获取所需信息,还可进一步利用IMSI、IMEI、TMSI、手机号等信息,使其作为定位依据,采用逐渐逼近的方式更为简单、快捷地实现对目标用户的实时跟踪和定位,这无疑大大减轻了人力与物力的投入。

结语

针对目标用户手机侦码取号难、实时定位差的问题,本文设计提出了背负式、全制式拉杆箱式、分布式三种近距离侦码取号定位系统,三种系统均可实现对目标用户的侦码取号、定位、侦听、管制等功能需求,并提供了针对不同定位范围、精度的选择方案。此外,上述系统总体测试效果较好,且操作页面流畅简洁,是比较适用于实时跟踪定位、集群事件处理等其他手机管制场景的设备选择。