[發(fā)明專利]一種基于加噪機(jī)制的單錨定位隱私保護(hù)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110753592.4
• 申請(qǐng)日: 2021-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN113676283A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王光輝;李雅潔;左方;白天水
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04K1/02
• 分類號(hào): H04K1/02;H04W4/029;H04W12/02;H04W64/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 張立強(qiáng)

本發(fā)明公開一種基于加噪機(jī)制的單錨定位隱私保護(hù)方法，包括：目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)布定位任務(wù)，并將定位子任務(wù)分別發(fā)送給參與定位的不同錨節(jié)點(diǎn)；各錨節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行距離和角度測(cè)量，根據(jù)測(cè)量的距離信息和角度信息計(jì)算目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的估計(jì)位置；所有參與定位的錨節(jié)點(diǎn)合作產(chǎn)生一組零和噪聲；錨節(jié)點(diǎn)在估計(jì)位置中加入各自的噪聲項(xiàng)以更新目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的估計(jì)位置，從而隱藏錨節(jié)點(diǎn)測(cè)得的估計(jì)位置，并將更新后的定位結(jié)果發(fā)送給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；目標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的各錨節(jié)點(diǎn)發(fā)回的各定位子任務(wù)的定位結(jié)果得到最終定位結(jié)果。本發(fā)明解決了在多個(gè)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行單錨節(jié)點(diǎn)定位過程中存在的隱私泄露問題，在保護(hù)節(jié)點(diǎn)隱私信息的同時(shí)，既能夠保證較少的時(shí)間開銷，也能夠?qū)崿F(xiàn)精確的定位結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)定位中的隱私保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于加噪機(jī)制的單錨定位隱私保護(hù)方法。

背景技術(shù)

隨著5G無線通信技術(shù)的普及，智能家居、可穿戴設(shè)備和智能城市(包括智能監(jiān)控和自動(dòng)化交通)已經(jīng)成為社會(huì)生活的重要組成部分。為了提供智能化服務(wù)，智能設(shè)備需要提供準(zhǔn)確的位置信息，同時(shí)，大規(guī)模MIMO與mmWave通信技術(shù)能夠確保距離和角度測(cè)量信息的準(zhǔn)確性，因此，在物聯(lián)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)精確定位引起了廣泛的關(guān)注。

Wang et al.在2019年的《2019IEEE International Conference onCommunications》發(fā)表了一篇名為“Modeling and Analyzing Single AnchorLocalization for Internet of Things”的文章，基于多天線技術(shù)的單個(gè)訪問接入點(diǎn)或基站能夠同時(shí)獲取目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離與角度信息，提出了一種單錨節(jié)點(diǎn)定位模型，與傳統(tǒng)的三邊或多邊定位方法相比極大地降低了系統(tǒng)代價(jià)與開銷。然而基于單錨節(jié)點(diǎn)定位的精確分布式定位算法依靠連接大量地接入點(diǎn)來提高定位精度，這就極大的增加了隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)。因此，定位過程中的隱私保護(hù)問題需要進(jìn)行深入研究。

隱私保護(hù)方法分為三類，加密法，差分隱私法和信息隱藏法。加密法隱私保護(hù)強(qiáng)度高，但是計(jì)算復(fù)雜；差分隱私法通過在位置中加入結(jié)構(gòu)化噪聲實(shí)現(xiàn)隱私保護(hù)，這種方法計(jì)算高效，但是可能降低定位精度；信息隱藏法也采用加噪機(jī)制來保護(hù)隱私，但加入的噪聲全部被抵消，對(duì)定位精度沒有影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有隱私保護(hù)方法存在的計(jì)算復(fù)雜、定位精度差的問題，提出一種基于加噪機(jī)制的單錨定位隱私保護(hù)方法，該方法不僅能夠精確定位目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置，還能夠保護(hù)參與定位節(jié)點(diǎn)的位置隱私信息。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于加噪機(jī)制的單錨定位隱私保護(hù)方法，包括：

步驟1：目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)布定位任務(wù)，并將定位子任務(wù)分別發(fā)送給參與定位的不同錨節(jié)點(diǎn)；

步驟2：各錨節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行距離和角度測(cè)量，根據(jù)測(cè)量的距離信息和角度信息計(jì)算目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的估計(jì)位置；

步驟3：所有參與定位的錨節(jié)點(diǎn)合作產(chǎn)生一組零和噪聲；

步驟4：錨節(jié)點(diǎn)在估計(jì)位置中加入各自的噪聲項(xiàng)以更新目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的估計(jì)位置，并將更新后的定位結(jié)果發(fā)送給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；

步驟5：目標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)發(fā)回的各定位子任務(wù)的定位結(jié)果得到最終定位結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)均為部署了大規(guī)模天線陣列并且支持高帶寬的設(shè)備。

進(jìn)一步地，所述步驟2包括：

步驟2-1：錨節(jié)點(diǎn)i通過高帶寬技術(shù)測(cè)量與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)0間的距離信息d_i，通過多天線技術(shù)測(cè)量與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)0間的角度信息αi，其中α_i表示邊(i，0)與水平方向的角度，(i，0)表示錨節(jié)點(diǎn)i與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)0之間的邊，1≤i≤m，m為參與定位的錨節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；