第23期2021年8月No.23August ，2021
基于无线探针的移动通信终端
近场身份识别技术在高速公路中的应用研究
杜向进，李晓甜
（江苏长天智远交通科技有限公司，江苏南京210036）
摘要：基于无线探针的移动通信终端近场身份识别技术是一种基于手机IMSI 码的身份识别、通行鉴权
技术。文章研究表明，手机IMSI 码和用户身份信息、业务ID 号等信息唯一对应，所以其身份识别能力强、数据应用价值高，通过与车牌的绑定可以实现高速公路的无感快速通行收费、道路流量监控等应用，可用于高速公路车流密度的监控，使交通流量控制、应急指挥等活动有精确的数据依据。关键词：无线探针；高速公路；移动通信终端近场身份识别中图分类号：U495文献标志码：A
江苏科技信息
Jiangsu Science &Technology Information
作者简介：杜向进（1975—），男，浙江东阳人，高级工程师，学士；研究方向：交通工程。
引言
根据相关数据，目前中国手机保有量已经超100台/百人，基本上人手一部手机，而且手机用户已实名登记，基于手机位置及用户身份的服务是未来人工智能社会、5G 时代的一个重要组成部分。
基于无线探针的移动通信终端近场身份识别技术是一种基于手机IMSI 码的身份识别、通行鉴权技术。移动终端近场身份识别技术在特定的区域部署特定行业微蜂窝无线探针，通过对信号的约束，结合终端与无线探针识别器的信令交互，当移动通信终端进入识别器设定的区域后，准确提取该移动通信终端上所对应的IMSI 号、业务ID 号、时间信息、位置信息。通过后台信息的比对，可以准确获知通过人员信息、时间信息。该信息易接入于现有的服务系统中，
如高速公路收费系统、交通状态识别、停车管理系统等，并依托移动通信网络系统的认证能力，为移动通信终端用户提供相关智能服务，并能够满足政府主管部门监管系统、大数据分析对人员信息的识别应用。基于无线探针的移动通信终端近场身份识别系统架构如图1所示。
移动终端近场身份识别
系统中的无线探针识别器能够使覆盖范围内的手机上报其信号强度、手机IMSI 码等数据，然后，无线探针识别器通过特定算法从中挑选出与其处于“近距空间关系”的手机卡号，并把这个卡号通过互联网上传到业务应用平台，由业务应用平台
完成通行鉴权等服务。
因为手机IMSI 码和用户身份信息、业务ID 号等信息唯一对应，所以其身份识别能力强、数据应用价值高，通过与车牌的绑定可以实现高速公路的无感快速通行收费、道路流量监控等应用，可用于高速公路
图1系统架构
车流密度的监控，使交通流量控制、应急指挥等活动
有精确的数据依据［1］。
1基于无线探针的移动终端近场身份识别系统优点（1）身份识别能力强。移动通信终端近场身份识
别技术系统所提供的手机IMSI号和用户身份证信息
唯一对应，身份识别能力强、数据价值高。
（2）无感知识别。传统的获取用户手机的手段，
比如Wi-Fi嗅探获取、app读取手机信息、短信验证码
获取，都需要用户在手机上操作［2］，而移动通信终端
近场身份识别技术通过4G/5G通信信令获取手机信
息，客户无感知。
（3）不受视距影响。有相当的距离感知能力，可
辅之以电子标识、光学识别技术为通行车辆的无感支
付提供技术支撑。
2移动终端近场身份识别系统的优化
根据高速公路收费站、交通状态识别等不同的应
用场景，需要对基于无线探针的移动终端近场身份识
别系统进行优化，以提高系统应用的准确性。系统优
化主要包括：手机IMSI、车载终端IMSI、车牌号码的
伴随对应关系判断算法；通过时间的判别方法；天线
布设方法；网络参数配置方法和网络优化等。2.1手机IMSI、车载终端IMSI、车牌号码的伴随对应关系确定
手机IMSI与车牌号码的对应关系比较复杂。每
个无线探针采集到的手机IMSI数量众多，这些IMSI
可能是同一台车上的驾乘人员的手机IMSI，也有可能
是同一车道前后车辆的，还有可能是并排行驶的左右
车辆的，并且有的驾乘人员可能使用2个手机，不同
车型的车辆里驾乘人员数量也不一致，所以用户手机IMSI和车牌的对应关系是复杂多变的，可能是一对一或者多对一。这个对应关系的建立需要通过对多个无线探针识别器采集的数据进行多次碰撞分析和时空交叉分析，并结合ETC和车辆检测器数据进行验证，不断迭代，完善IMSI和车辆对应关系模型［3］。
车载终端的IMSI和车牌号码一般具有准确的对
应关系，通过业务注册和用户主动授权，可以确定唯
一的对应关系。
2.2基于MEC的移动终端近场身份识别系统的通过时间判别方法
通过时间判别算法的基础是“通信终端所测得的
无线探针识别器信号强度”（以下简称“通信终端信号
强度”）影响“通信终端信号强度”的主要因素有：车辆
行驶速度、手机放置位置、车辆长度、车辆间距、车辆
高度等。为了准确识别手机通过指定断面（龙门架、
闸门等）的时间，拟在边缘区域部署MEC移动边缘计
算平台，接入多台无线探针识别器，采集覆盖区域内
大量手机上报的信号强度、时间等数据，集中计算信
号变化趋势，达到准确识别通过时间的目标。详细实
现方法如下。
（1）在指定断面位置处安装无线探针识别器，当移动通信终端进入该识别器的覆盖范围时，会自动驻留到所述移动通信终端识别器中，移动通信终端识别器可获取到其覆盖范围内所有驻留的移动通信终端的用户ID。
（2）所述通信终端识别器以一定周期不间断地向后台系统上报其所感知到的移动通信终端识别器的用户ID、信号强度以及每个信号强度值的时间戳。
（3）后台系统对提取的移动通信终端的信号强度以及每个信号强度值的时间戳进行分析，统计整理得到移动通信终端在驻留移动通信终端识别器期间的信号强度变化轨迹；在单个终端信号轨迹中，若形成一个或多个抛物线状的规律，视作其符合“通过指定断面”［4］。
（4）选择出最大信号强度值，以最大强度值所对应的时间戳作为“通过指定断面”的时刻。
2.3无线探针识别器网络参数配置和天线布设方法
等的优化
2.3.1无线探针识别器网络参数适配
无线探针识别器，需要接入运营商核心网，并将移动终端近场身份识别系统的工作频点设为高优先级，同时需要运营商配合做好重选、切换等网优参数配置，才能保证手机能够快速进入移动终端近场身份识别系统。
首先，需要确定无线探针识别器的工作频点，根据相关标准，最好采用现网通信的主力频点，如E频段38950，39148。
另外，TAC要与系统周围的宏站、室分的TAC不同，便于无线探针识别器采集手机终端的IMSI。
对于重选参数、切换参数，需要根据系统周围宏站的工作参数，做针对性研究，如重选优先级、重选起测门限、重选门限、切换策略等。
2.3.2无线探针识别器天线布置
针对不同的交通应用场景，需要研究确定天线配置的数量、高度、角度，RRU射频拉远单元的配置数量、间隔距离、信号同步等对所覆盖区域电磁信号性能的影响。将射频信号约束到特定的范围，防止对其他系统的干扰，以及宏网对本系统的干扰。
2.3.3网络参数优化
识别器的工作频点设为高优先级，并需要做好重选、切换等网优参数配置，才能保证手机能够快速进入识别器。具体包括进出站小区ID、PCI、频点规划，重选异频高优先级邻区添加策略、重选门限，切换采用的事件、测量和切换的门限、省界边缘小区切换等优化。3系统在高速公路的应用
3.1高速公路路况分析
通过无线探针采集的大量数据，与视频数据、微波数据、收费站数据等多源数据进行融合，能够实现路况的精准分析和准确预测，提高交通预测的准确性
Application of near-field identity identification technology of mobile communication terminal
based on wireless probe in freeway
Du Xiangjin,Li Xiaotian
（ITSSKY Technology Corporation Limited,Nanjing 210036,China ）
高速公路免费几天Abstract:Near-field identity identification technology of mobile communication terminal based on wireless probe is an identity identification and pass-through authentication technology based on IMSI code of mobile phone.The research shows that the mobile phone IMSI code is uniquely corresponding to the user identity information and the service ID number,so its identity identification ability is strong and its data application value is high.By binding with the license plate,it can realize the application of unfeeling fast traffic toll and road flow monitoring,so it can be used to monitor the traffic density of the expressway and provide accurate data basis for traffic flow control and emergency command.Key words:wireless probe;freeway;mobile communication terminal near-field identity identification
和可靠度［1］。
3.2在高速公路自由流收费场景的应用
高速公路场景下车辆行驶速度较快，为了让用户手机及时进入移动终端近场身份识别器，通过探测识别单元在高速公路上对行驶车辆进行提前鉴权，给系统一定的“缓冲时间”。在高速公路前端架设多组无线探针识别器RRU 天线单元以覆盖高速公路收费站前端600m 左右距离，作为移动终端近场身份识别系统引导天线阵列。按照多次试验的结果，在每50~60m 处架设一组RRU 单元，将RRU 单元搭载在高速公路两侧路上，以满足实际要求。对于不满足条件的区域增加相应设施的投放。其系统工作原理如图2所示。
通过出入口的数据采集、上传和调用、处理的系列动作，实现出入口通行管理收费功能。
基于无线探针的移动通信终端近场身份识别技术与ETC 的融合应用，实现了与ETC 门架系统的互为验证，互相补充。对于交易失败又未能获取OBU 车牌信息的车辆，通过移动通信终端近场身份识别技术获取车牌信息和车主信息，以此作为通行费扣缴依据，可有效地减少通行费的损失。3.3在高速公路服务区的应用
通过规范服务区安装的移动通信终端近场身份识别系统，发射无线信号进行小范围的区域覆盖，在这个“停车区”内，车主手机可以接入移动通信终端近场身份识别系统提供的电信运营商的通信网络。移动通信终端近场身份识别系统可以获取到车主的相关信息，随后与检测到的车辆信息进行匹配，能够对服务区的人流和车流进行实时监测，在车位饱和的情况下提前预警，并通过信息屏对车辆进行诱导［5］。4结语
通过研究基于无线探针的移动通信终端近场身
份识别系统在高速公路的应用，进行多种设备采集数据的关联性分析，通过大数据分析的方法来辅助识别车牌，提高高速公路车牌识别准确率，实现与ETC 门架系统的互为验证补充和自由流欠费的追逃，为高速公路路况分析、交通行业监管等提供了一种新的解决方案。
参考文献
［1］戚湧，张伟斌.交通信息智能感知与数据分析理论与方法［M ］.北京：科学出版社，2020.［2］熊英，王波.城市智能停车管理系统研究分析［J ］.智能建筑与智慧城市，2020（1）：74-75，78.［3］卢毅，杜向进.4G 无线探针在高速公路交通状态识别中的应用［J ］.江苏科技信息，2021（7）：50-52.［4］栾翔，陶莎，暨育雄，等.基于无线探针的国省干道交通信息感知系统［J ］.交通科技，2019（4）：95-99，104.［5］王祥雪，许伦辉.基于深度学习的短时交通流预测研究［J ］.交通运输系统工程与信息，2018（1）：81-88.
（编辑王永超
）
图2系统工作原理
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