[發明專利]一種面向用戶用電數據的周期敏感度差分隱私保護方法

有效

• 申請號: 201910690203.0
• 申請日: 2019-07-29
• 公開（公告）號: CN110472437B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 李紅嬌;高琦;李科寰;李敏;何文豪
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: G06F21/62
• 分類號: G06F21/62;G06Q50/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

1.一種面向用戶用電數據的周期敏感度差分隱私保護方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

1)采用分界判定算法將原始用電序列分解為平穩期序列集和活躍期序列集，獲取平穩期序列集和活躍期序列集的周期敏感度；

2)生成與平穩期序列等長的IID-Laplace噪聲Z，對平穩期序列集進行差分隱私保護；

3)獲取與活躍期序列等長的相關性Laplace噪聲，對活躍期序列集進行差分隱私保護；

4)將待發布平穩期序列集、待發布活躍期序列集按時間戳合并為一個序列，獲取待發布序列，完成周期敏感度差分隱私保護；

步驟1)的具體內容為：

從原始用電序列X中選取一段連續序列放入新序列L中，以x_l表示新序列L中的最大值，若L滿足分解條件，則將L分解；否則不分解，將x_|L|+1放入新序列L中，更新最大值x_l并判斷下一個序列值；

序列的分解條件包括：

(1)界定閾值δ；

(2)分出的序列長度不小于時間跨度σ；

式中，x_max和x_min分別為X中的最大值與最小值；

將原數據序列分解為平穩期序列集和活躍期序列集的具體內容為：

令為原始用電序列X的均值，為新序列L的均值，若則L為平穩期序列{X_stb}，否則為活躍期序列{X_act}；若連續分解出的序列屬于同一類序列集，則按照時間戳合并為一個序列片段；當X全部分解后，獲取平穩期序列集{X_stb}和活躍期序列集{X_act}；

平穩期序列{X_stb}的周期敏感度的表達式為：

活躍期序列{X_act}的周期敏感度的表達式為：

式中，X和X’為一對臨近數據集，二者只有一個數據項不同，即|XΔX’|＝1；

步驟2)中，對平穩期序列集進行差分隱私保護的原理為：

根據Laplace機制，向平穩期序列集中各段序列添加噪聲，添加的噪聲幅度不超過時，方法滿足ε-差分隱私，其中ε為隱私預算；

步驟2)的具體內容為：

首先生成與平穩期序列等長的IID-Laplace噪聲Z，將該噪聲Z與平穩期序列{X_stb}疊加后得到加噪序列X’_stb；隨后將加噪序列X’_stb通過窗口長度為η的平滑濾波器，即X_sm(t)＝(x_t-η/2+…+x_t+…+x_t+η/2)/η，獲取待發布平穩期序列集；

步驟3)中，對活躍期序列集進行差分隱私保護的原理為：

根據CLM機制，疊加具有特定自相關函數值的相關性Laplace噪聲的發布序列以滿足差分隱私；

步驟3)具體包括以下步驟：

301)將四組與活躍期序列等長的IID-Gauss噪聲通過特定的濾波器得到四組相關性Gauss噪聲；

302)根據Gauss信號生成Laplace信號的方法Z＝G₁²+G₂²-G₃²-G₄²，計算得到相關性Laplace噪聲；

303)將獲取的相關性Laplace噪聲與活躍期序列疊加，得到待發布活躍期序列集。

2.根據權利要求1所述的一種面向用戶用電數據的周期敏感度差分隱私保護方法，其特征在于，界定閾值δ∈(0,1]，時間跨度σ的范圍為10mins～30mins。