[發(fā)明專利]一種基于差分隱私的機(jī)場場面軌跡數(shù)據(jù)發(fā)布方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011013979.8
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112328714A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜婧涵;胡明華;張魏寧;尹嘉男;楊磊;董欣放
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06F21/62
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種基于差分隱私的機(jī)場場面軌跡數(shù)據(jù)發(fā)布方法，屬于機(jī)場軌跡數(shù)據(jù)隱私保護(hù)領(lǐng)域。該方法首先對獲取到的機(jī)場場面軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理得到樣本集；然后，設(shè)計(jì)符合差分隱私定義的用于安全發(fā)布機(jī)場場面軌跡數(shù)據(jù)的軌跡生成算法，確定發(fā)布軌跡的起點(diǎn)與終點(diǎn)，并對發(fā)布軌跡中的橫軸目標(biāo)位移和縱軸目標(biāo)位移進(jìn)行初始化；接著，利用指數(shù)機(jī)制在水平和垂直方向進(jìn)行采樣，并計(jì)算差分隱私處理后位置點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)值；然后，根據(jù)設(shè)定的邊界條件來選取合適的位置點(diǎn)進(jìn)行輸出；最后得到輸出的位置點(diǎn)集合并將該軌跡數(shù)據(jù)發(fā)布。本方法智能程度高，能在很大程度上保護(hù)軌跡數(shù)據(jù)的隱私安全，有效地提高了機(jī)場場面軌跡數(shù)據(jù)隱私安全的強(qiáng)度和抵抗外來攻擊的能力。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種基于差分隱私的機(jī)場場面軌跡數(shù)據(jù)發(fā)布方法，其屬于機(jī)場軌跡數(shù)據(jù)隱私保護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在民用航空領(lǐng)域，航空器都需要配備必要的通信和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備，相關(guān)的民用航空部門通過定位功能來獲取設(shè)備報告的航空器動態(tài)并實(shí)時更新。空中交通管理伴隨著科技的發(fā)展被廣播式自動相關(guān)監(jiān)視技術(shù)進(jìn)行了全新的定義，該技術(shù)的使用意味著更高效的空中交通管理體系，其中不僅包括了飛行中航空器的動態(tài)，更包括了對機(jī)場這個管制樞紐來說更重要的場面航空器的實(shí)時監(jiān)控。廣播式自動相關(guān)監(jiān)視術(shù)通過機(jī)場地面探測系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)在機(jī)場運(yùn)作中發(fā)揮重要作用，機(jī)場相關(guān)管制人員利用相關(guān)監(jiān)視信息判斷、跟蹤機(jī)場場面航空器的位置，這樣不僅可以掌握場面航空器軌跡和意圖，也可以確認(rèn)航空器間隔以及監(jiān)視機(jī)場場面運(yùn)行態(tài)勢，減少滑行道沖突和跑道入侵，提高空中交通安全的保障能力。

廣播式自動相關(guān)監(jiān)視設(shè)備大約每秒通過無線電傳輸數(shù)據(jù)鏈路廣播一次純文本、未加密的航空器數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括航空器的名稱、位置、速度以及其他空中交通管制的相關(guān)數(shù)據(jù)，在采集到這些數(shù)據(jù)之后，相關(guān)工作人員通常會將專業(yè)數(shù)據(jù)發(fā)布給民航系統(tǒng)的相關(guān)部門或者與體系之外的其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行深入分析完成其他用途，地理空間數(shù)據(jù)的發(fā)布會給人類社會和科學(xué)研究帶來了極大的便利。然而廣播式自動相關(guān)監(jiān)視設(shè)備生成、處理和交換大量的安全關(guān)鍵數(shù)據(jù)，因此是各種攻擊的目標(biāo)。另外，廣播式自動相關(guān)監(jiān)視數(shù)據(jù)包含大量敏感信息，任何不當(dāng)?shù)陌l(fā)布都可能有侵犯隱私的風(fēng)險，發(fā)布者也不想因?yàn)楣_航空器軌跡數(shù)據(jù)而帶來訴訟和糾紛。在這種情況下，迫切需要一種隱私保護(hù)機(jī)制來防止廣播式自動相關(guān)監(jiān)視的軌跡數(shù)據(jù)在發(fā)布過程中發(fā)生隱私泄露的問題。

然而，在航空交通領(lǐng)域?qū)壽E數(shù)據(jù)隱私保護(hù)的研究還很少。2012年Sampigethaya等人[Sampigethaya K,Poovendran R,Taylor C S.Privacy of general aviationaircraft in the NextGen[C]//2012IEEE/AIAA31st Digital Avionics SystemsConference(DASC).IEEE,2012:7B5-1-7B5-12.]提出在隨機(jī)靜默期間使用假名更新飛機(jī)識別符，ADS-B軌跡的隱私保護(hù)在一定程度上得到了加強(qiáng)。但是由于靜默期的存在，使得ADS-B數(shù)據(jù)的完整性遭到破壞；而且，該方法僅適用于多架飛機(jī)在同一空域內(nèi)的情況。Yang等人[Yang H,Zhou Q,Yao M,et al.A practical and compatible cryptographic solutionto ADS-B security[J].IEEE Internet of Things Journal,2018,6(2):3322-3334]在2019年提出了一種基于密碼原語的加密解決方案，為ADS-B軌跡數(shù)據(jù)提供了隱私保護(hù)機(jī)制。由于對飛機(jī)識別字段進(jìn)行加密，信任第三方必須介入并掌握關(guān)鍵的管理權(quán)限，這極大地限制了該方法的實(shí)用性；而且，以往有關(guān)軌跡數(shù)據(jù)隱私保護(hù)的研究僅限于飛行中的飛機(jī)，忽略了飛機(jī)在機(jī)場地面運(yùn)動中的安全保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種基于差分隱私的機(jī)場場面軌跡數(shù)據(jù)發(fā)布方法，以在層出不窮的隱私攻擊方式下有效地對軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行安全地發(fā)布。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案有：一種基于差分隱私的機(jī)場場面軌跡數(shù)據(jù)發(fā)布方法，包括如下步驟：