[发明专利]基于路网预测的长时请求位置隐私保护方法

摘要

本发明公开一种基于路网预测的长时请求位置隐私保护方法，主要解决基于位置的服务中的位置隐私保护以及服务质量的优化问题。本发明的步骤为1、建立道路网模型；2、目标用户发送请求；3、计算初始匿名面积；4、预测最优时刻；5、计算匿名区域面积；6、上传信息并返回结果。本发明巧妙的融合预测用户位置的方法与位置隐私保护方法，提出概率位置的新概念并用于计算预测匿名区域，每次只需要提取一次用户位置，减少了服务花费，有效抵挡连续查询攻击。本发明通过动态预测用户的位置，成功的预测了最优的匿名时刻，减小了匿名区域的面积，提供了更加优质的服务。

主权项

一种基于路网预测的长时请求位置隐私保护方法，包括如下步骤：(1)建立道路网模型：(1a)输入路网预测服务地区的道路数据，将输入的道路数据存贮于匿名服务器中；(1b)统计一万个用户，在路网中通过同一个路口后选择不同方向通行的用户数，计算该路口不同方向的转移概率，得到转移概率矩阵，依此逐个得到所有路口的转移概率矩阵；(2)目标用户发送请求：(2a)目标用户给匿名服务器发送位置信息、请求内容、匿名需求和回执时限；(2b)对回执时限，以1分钟的间隔等分为n个时刻；(3)计算初始匿名面积：(3a)提取当前时刻目标用户以及该目标用户周围用户的位置信息；(3b)匿名服务器在路网上初始化一个矩形区域，作为匿名用户群；(3c)将目标用户和离该目标用户最近的一个用户加入匿名用户群，按照匿名用户群面积公式，计算匿名用户群面积；(3d)判断匿名用户群的用户数量是否满足匿名需求，若是，执行步骤(3f)；否则，执行步骤(3e)；(3e)将使匿名用户群面积增加最小的用户，加入到匿名用户群中，更新匿名用户群，每次增加一个用户，直至匿名群满足匿名需求；(3f)按照匿名用户群面积公式，计算匿名用户群面积，将获得的匿名用户群面积作为初始匿名面积，存储于匿名服务器中；(4)预测最优时刻：(4a)采用位置预测方法，预测下一时刻所有用户的位置信息；所述位置预测方法的具体步骤如下：第一步，提取当前时刻待预测用户的位置信息；第二步，用待预测用户位置信息中的速度与1分钟时间相乘，得到待预测用户的移动距离；第三步，比较待预测用户移动距离与待预测用户到目的路口距离的大小，若待预测用户移动距离大于待预测用户到目的路口距离，则表示待预测用户穿过路口，执行第四步，否则，认为待预测用户未穿过路口，执行第六步；第四步，将待预测用户位置信息中的当前坐标更新为路口坐标；用待预测用户移动距离减去待预测用户到目的路口距离，将该距离差作为新的移动距离；第五步，按照下式，计算不同方向位置信息中的概率，将求得的概率作为新的位置信息中的概率：p＝p0×pi,j其中，p表示待预测用户穿过路口后位置信息中的概率，p0表示待预测用户穿过路口前位置信息中的概率，pi,j表示待预测用户从道路i走向道路j的概率；第六步，用待预测用户移动距离乘以运动方向的单位方向向量，得到待预测用户的移动坐标向量，用待预测用户当前时刻位置信息中的当前坐标加上待预测用户的移动坐标向量，将得到的位置信息作为待预测用户下一时刻的位置信息；(4b)匿名服务器在路网上初始化一个新的矩形区域，作为预测匿名群；(4c)将目标用户和离该目标用户最近的一个用户加入预测匿名群，按照预测匿名群概率公式，计算预测匿名群的概率；所述的预测匿名群概率公式如下：其中，表示预测匿名群的概率，N表示预测匿名群总的用户数，K表示匿名需求的用户数，pi，pj，pk，pm分别表示第i，j，k，m个用户位置信息的概率，∏表示将概率相乘再求和操作；(4d)按照下式，计算预测匿名群周围待加入用户的效用值：B=ΔPΔS]]>其中，B表示预测匿名群周围待加入用户的效用值，ΔP表示预测匿名群增加待加入用户后预测匿名群概率的增加值，ΔS表示预测匿名群增加待加入用户进入匿名群后预测匿名群面积的增加值；(4e)依据预测匿名群周围待加入用户效用值的大小，依次选取效用值最小的用户加入预测匿名群，更新预测匿名群，按照预测匿名群概率公式，计算新预测匿名群的概率；所述的预测匿名群概率公式如下：其中，表示预测匿名群的概率，N表示预测匿名群总的用户数，K表示匿名需求的用户数，pi，pj，pk，pm分别表示第i，j，k，m个用户位置信息的概率，∏表示将概率相乘再求和操作；(4f)将预测匿名群概率阈值设为0.8，当预测匿名群的概率小于0.8时，执行步骤(4d)；否则，认为该预测匿名群满足匿名要求，执行步骤(4g)；(4g)按照匿名用户群面积公式，计算当前时刻预测匿名群的面积；(4h)重复执行步骤(4a)至步骤(4g)，计算所有时刻的预测匿名群面积，将预测匿名群面积存储于匿名服务器中；(4i)比较初始匿名面积与预测匿名群面积的大小，当初始匿名面积大于任意一个预测匿名群的面积时，将当前时刻更新为下一时刻，执行步骤(3)；当初始匿名面积小于所有预测匿名群的面积时，执行步骤(5)；(5)计算匿名区域面积：采用匿名用户群面积公式，计算当前时刻的匿名用户群面积；将当前时刻的匿名用户群所在的矩形区域，作为目标用户的匿名区域；(6)上传信息并返回结果：(6a)匿名服务器将目标用户请求和该目标用户的匿名区域，发送给服务商；(6b)匿名服务器将从服务商获得的查询结果，返回给目标用户。