[發(fā)明專利]基于路網(wǎng)預(yù)測的長時(shí)請求位置隱私保護(hù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410126020.3
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN103957501B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王祥;裴慶祺;姜炎;趙大為
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/02
• 分類號(hào): H04W4/02;H04W12/02
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 田文英,王品華

1.一種基于路網(wǎng)預(yù)測的長時(shí)請求位置隱私保護(hù)方法，包括如下步驟：

(1)建立道路網(wǎng)模型：

(1a)輸入路網(wǎng)預(yù)測服務(wù)地區(qū)的道路數(shù)據(jù)，將輸入的道路數(shù)據(jù)存貯于匿名服務(wù)器中；

(1b)統(tǒng)計(jì)一萬個(gè)用戶，在路網(wǎng)中通過同一個(gè)路口后選擇不同方向通行的用戶數(shù)，計(jì)算該路口不同方向的轉(zhuǎn)移概率，得到轉(zhuǎn)移概率矩陣，依此逐個(gè)得到所有路口的轉(zhuǎn)移概率矩陣；

(2)目標(biāo)用戶發(fā)送請求：

(2a)目標(biāo)用戶給匿名服務(wù)器發(fā)送位置信息、請求內(nèi)容、匿名需求和回執(zhí)時(shí)限；

(2b)對回執(zhí)時(shí)限，以1分鐘的間隔等分為n個(gè)時(shí)刻；

(3)計(jì)算初始匿名面積：

(3a)提取當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)用戶以及該目標(biāo)用戶周圍用戶的位置信息；

(3b)匿名服務(wù)器在路網(wǎng)上初始化一個(gè)矩形區(qū)域，作為匿名用戶群；

(3c)將目標(biāo)用戶和離該目標(biāo)用戶最近的一個(gè)用戶加入匿名用戶群，按照匿名用戶群面積公式，計(jì)算匿名用戶群面積；

(3d)判斷匿名用戶群的用戶數(shù)量是否滿足匿名需求，若是，執(zhí)行步驟(3f)；否則，執(zhí)行步驟(3e)；

(3e)將使匿名用戶群面積增加最小的用戶，加入到匿名用戶群中，更新匿名用戶群，每次增加一個(gè)用戶，直至匿名群滿足匿名需求；

(3f)按照匿名用戶群面積公式，計(jì)算匿名用戶群面積，將獲得的匿名用戶群面積作為初始匿名面積，存儲(chǔ)于匿名服務(wù)器中；

(4)預(yù)測最優(yōu)時(shí)刻：

(4a)采用位置預(yù)測方法，預(yù)測下一時(shí)刻所有用戶的位置信息；

所述位置預(yù)測方法的具體步驟如下：

第一步，提取當(dāng)前時(shí)刻待預(yù)測用戶的位置信息；

第二步，用待預(yù)測用戶位置信息中的速度與1分鐘時(shí)間相乘，得到待預(yù)測用戶的移動(dòng)距離；

第三步，比較待預(yù)測用戶移動(dòng)距離與待預(yù)測用戶到目的路口距離的大小，若待預(yù)測用戶移動(dòng)距離大于待預(yù)測用戶到目的路口距離，則表示待預(yù)測用戶穿過路口，執(zhí)行第四步，否則，認(rèn)為待預(yù)測用戶未穿過路口，執(zhí)行第六步；

第四步，將待預(yù)測用戶位置信息中的當(dāng)前坐標(biāo)更新為路口坐標(biāo)；用待預(yù)測用戶移動(dòng)距離減去待預(yù)測用戶到目的路口距離，將該距離差作為新的移動(dòng)距離；

第五步，按照下式，計(jì)算不同方向位置信息中的概率，將求得的概率作為新的位置信息中的概率：

p＝p₀×p_i,j

其中，p表示待預(yù)測用戶穿過路口后位置信息中的概率，p₀表示待預(yù)測用戶穿過路口前位置信息中的概率，p_i,j表示待預(yù)測用戶從道路i走向道路j的概率；

第六步，用待預(yù)測用戶移動(dòng)距離乘以運(yùn)動(dòng)方向的單位方向向量，得到待預(yù)測用戶的移動(dòng)坐標(biāo)向量，用待預(yù)測用戶當(dāng)前時(shí)刻位置信息中的當(dāng)前坐標(biāo)加上待預(yù)測用戶的移動(dòng)坐標(biāo)向量，將得到的位置信息作為待預(yù)測用戶下一時(shí)刻的位置信息；

(4b)匿名服務(wù)器在路網(wǎng)上初始化一個(gè)新的矩形區(qū)域，作為預(yù)測匿名群；

(4c)將目標(biāo)用戶和離該目標(biāo)用戶最近的一個(gè)用戶加入預(yù)測匿名群，按照預(yù)測匿名群概率公式，計(jì)算預(yù)測匿名群的概率；

所述的預(yù)測匿名群概率公式如下：

其中，表示預(yù)測匿名群的概率，N表示預(yù)測匿名群總的用戶數(shù)，K表示匿名需求的用戶數(shù)，p_i，p_j，p_k，p_m分別表示第i，j，k，m個(gè)用戶位置信息的概率，∏表示將概率相乘再求和操作；

(4d)按照下式，計(jì)算預(yù)測匿名群周圍待加入用戶的效用值：

$B=\frac{\mathrm{\Δ}P}{\mathrm{\Δ}S}$

其中，B表示預(yù)測匿名群周圍待加入用戶的效用值，ΔP表示預(yù)測匿名群增加待加入用戶后預(yù)測匿名群概率的增加值，ΔS表示預(yù)測匿名群增加待加入用戶進(jìn)入匿名群后預(yù)測匿名群面積的增加值；

(4e)依據(jù)預(yù)測匿名群周圍待加入用戶效用值的大小，依次選取效用值最小的用戶加入預(yù)測匿名群，更新預(yù)測匿名群，按照預(yù)測匿名群概率公式，計(jì)算新預(yù)測匿名群的概率；

所述的預(yù)測匿名群概率公式如下：

其中，表示預(yù)測匿名群的概率，N表示預(yù)測匿名群總的用戶數(shù)，K表示匿名需求的用戶數(shù)，p_i，p_j，p_k，p_m分別表示第i，j，k，m個(gè)用戶位置信息的概率，∏表示將概率相乘再求和操作；

(4f)將預(yù)測匿名群概率閾值設(shè)為0.8，當(dāng)預(yù)測匿名群的概率小于0.8時(shí)，執(zhí)行步驟(4d)；否則，認(rèn)為該預(yù)測匿名群滿足匿名要求，執(zhí)行步驟(4g)；

(4g)按照匿名用戶群面積公式，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻預(yù)測匿名群的面積；

(4h)重復(fù)執(zhí)行步驟(4a)至步驟(4g)，計(jì)算所有時(shí)刻的預(yù)測匿名群面積，將預(yù)測匿名群面積存儲(chǔ)于匿名服務(wù)器中；

(4i)比較初始匿名面積與預(yù)測匿名群面積的大小，當(dāng)初始匿名面積大于任意一個(gè)預(yù)測匿名群的面積時(shí)，將當(dāng)前時(shí)刻更新為下一時(shí)刻，執(zhí)行步驟(3)；當(dāng)初始匿名面積小于所有預(yù)測匿名群的面積時(shí)，執(zhí)行步驟(5)；

(5)計(jì)算匿名區(qū)域面積：

采用匿名用戶群面積公式，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的匿名用戶群面積；將當(dāng)前時(shí)刻的匿名用戶群所在的矩形區(qū)域，作為目標(biāo)用戶的匿名區(qū)域；

(6)上傳信息并返回結(jié)果：

(6a)匿名服務(wù)器將目標(biāo)用戶請求和該目標(biāo)用戶的匿名區(qū)域，發(fā)送給服務(wù)商；

(6b)匿名服務(wù)器將從服務(wù)商獲得的查詢結(jié)果，返回給目標(biāo)用戶。