一种基于反馈角的保护位置隐私近邻查询方法技术

本发明专利技术公开了一种基于反馈角的保护位置隐私近邻查询方法，针对保护查询者位置隐私的k近邻查询应用，实现对无需任何第三方参与的位置扰动方法隐私安全性和查询效率的灵活调控，同时提供精确查询结果。本发明专利技术在无需可信第三方的情况下，查询客户端向LBS服务器发送反馈角信息，LBS服务器接收到信息后对发送给客户端的POI进行过滤，从而降低通信开销和客户端计算开销并且可以通过设置反馈角θ的大小对上述两种开销进行调控。与此同时，查询者的k近邻包含在LBS服务器返回的POI当中，因此可以提供精确的查询结果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于反馈角的保护位置隐私近邻查询方法
本专利技术涉及一种查询方法，特别是涉及一种基于反馈角的保护位置隐私近邻查询方法。
技术介绍
移动通信与空间定位技术的快速发展促进了基于位置服务(locationbasedservices,LBS)的兴起，k近邻查询是位置服务的重要查询业务，指查找距某查询者当前位置最近的k个目标对象，例如查找距查询者最近的k个餐厅或加油站等。该服务需要查询者向服务提供方提供自身准确位置以获取查询结果。实时位置信息蕴含用户行为模式，随着人们对个体信息安全的日益关注，用户位置的安全性日益受到重视，向服务提供方发送自身位置可能导致个体用户诸如身份、行为模式等隐私信息的泄漏。如何在不泄漏个体用户位置隐私的同时实现k近邻查询成为数据库领域隐私敏感位置服务研究的一个热点。目前，保护位置隐私近邻查询采用的主要思想是对查询者位置进行隐藏处理，并将隐藏后位置及查询请求提交LBS服务器，服务器完成关于隐藏后位置信息的查询处理，将查询结果反馈查询发起者，供其筛选目标结果。主要隐藏技术包括空间混淆、数据变换、位置扰动以及隐私信息检索(PIR，PrivateInformationRetrieval)技术。空间混淆通过将查询者位置扩展为包含该位置的泛化区域并提交LBS服务器，由查询者或可信第三方从返回候选解中甄别出查询结果；数据变换通过将查询者以及目标对象的位置变换到另一个数据空间进行查询处理，实现查询者位置隐私保护；位置扰动中，查询者向LBS服务器提交关于特定假位置的查询请求，直到返回满足其查询准确性与隐私安全要求的结果；PIR技术大多基于二次同余问题，采用位置密钥从而提供较强的隐私保护强度，但存在计算量大、通信代价高的问题。从查询模式架构角度分析，空间混淆和数据变换技术多数依赖可信第三方匿名服务器以在线或离线的模式参与查询处理过程，存在实施困难和可信第三方服务器容易成为系统瓶颈的问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的迭代次数过多、查询过程不可控的问题，提出了一种基于反馈角的保护位置隐私近邻查询方法。技术方案：为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所述的基于反馈角的保护位置隐私近邻查询方法，包括以下步骤：S1：查询客户端执行步骤：具体包括S1.1-S1.8子步骤：S1.1：查询者在位置q发送查询请求Q＝{q′,k}给LBS服务器；其中，q′＝{x,y}表示锚点，x为经度，y为纬度，k表示所需查询的近邻对象数；S1.2：对LBS服务器返回的每个POI对象p，计算需求空间γ、查询者所在位置q到p的距离dist(p,q)以及供应空间τ；其中需求空间γ是以位置q为圆心，位置q距当前已知第k近邻POI距离为半径的圆形区域；供应空间τ是以锚点q′为圆心，锚点q′距最近返回POI距离为半径的圆形区域；S1.3：若|Wk|<k，将元组<p,dist(p,q)>放入Wk然后执行步骤S1.2；Wk为一个堆结构，用来存储当前已经找到的距查询者所在位置q最近的k个POI对象以及查询者所在位置q到POI对象p的距离dist(p,q)，|Wk|表示Wk中元组的个数；S1.4：若dist(p,q)小于γ，用元组<p,dist(p,q)>更新Wk；否则，执行步骤S1.2；S1.5：若γ+dist(p,q)小于等于τ，结束查询；否则，执行步骤S1.2；S1.6：判断反馈角θ是否已经计算过，若已经计算，执行步骤S1.2；否则，计算p和q′的距离dist(q′,q)；S1.7：如果dist(q′,q)<γ，计算反馈角θ；否则执行步骤S1.2；S1.8：将反馈角θ发送给LBS服务器，执行步骤S1.2；S2：LBS服务器端执行步骤：具体包括S2.1-S2.4子步骤：S2.1：接收查询请求Q；S2.2：对锚点作增量近邻查询；S2.3：如果接收到反馈角θ，则计算∠pq′M，∠pq′M为q′M逆时针旋转到q′p的角度，q′M是以锚点q′为端点、方向水平向右的射线，M是射线上任意一点；q′p是以锚点q′为端点的射线，POI对象p为射线上的点；如果∠pq′M的大小在θ的范围之内，则将p发送给客户端；如果没有接收到反馈角θ，则直接将p发送给客户端；S2.4：如果接收到客户端的结束查询请求，则结束本次查询；否则，执行步骤S2.2。进一步，所述步骤S1.7中反馈角θ按照以下步骤计算得到：S1.71：锚点q’向需求空间γ的最外层圆作切线，得切点A和B；S1.72：求q′A与q′M的夹角θ1、q′B与q′M的夹角θ2，得出反馈角θ的范围；其中，θ1为q′M按逆时针方向旋转到q′A的角度，θ2为q′M按逆时针方向旋转到q′B的角度；S1.73：将反馈角θ的范围沿顺时针方向扩大α，沿逆时针方向扩大β，α和β均为百分比。有益效果：本专利技术公开了一种基于反馈角的保护位置隐私近邻查询方法，针对保护查询者位置隐私的k近邻查询应用，实现对无需任何第三方参与的位置扰动方法隐私安全性和查询效率的灵活调控，同时提供精确查询结果。本专利技术在无需可信第三方的情况下，查询客户端向LBS服务器发送反馈角信息，LBS服务器接收到信息后对发送给客户端的POI进行过滤，从而降低通信开销和客户端计算开销并且可以通过设置反馈角θ的大小对上述两种开销进行调控。与此同时，查询者的k近邻包含在LBS服务器返回的POI当中，因此可以提供精确的查询结果。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中查询客户端的流程图；图2为本专利技术具体实施方式中LBS服务器端的流程图；图3为本专利技术具体实施方式中反馈角θ范围的示意图；图3(a)为锚点q′在需求空间右侧时的示意图；图3(b)为锚点q′在需求空间左侧时的示意图；图4为本专利技术具体实施方式中系统的框架图；图5为本专利技术具体实施方式中需求空间和供应空间的空间关系示意图；图5(a)为开始阶段的示意图；图5(b)为中间过程的示意图；图5(c)为结束阶段的示意图；图6为本专利技术实施例1中服务器2-维数据集的示意图；图7为本专利技术实施例1中隐私区域的示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的介绍。本专利技术公开了一种基于反馈角的保护位置隐私近邻查询方法，包括以下步骤：S1：查询客户端执行步骤参见图1：具体包括S1.1-S1.8子步骤：S1.1：查询者在位置q发送查询请求Q＝{q′,k}给LBS服务器；其中，q′＝{x,y}表示锚点，x为经度，y为纬度，k表示所需查询的近邻对象数；S1.2：对LBS服务器返回的每个POI对象p，计算需求空间γ、查询者所在位置q到p的距离dist(p,q)以及供应空间τ；其中需求空间γ是以位置q为圆心，位置q距当前已知第k近邻POI距离为半径的圆形区域；供应空间τ是以锚点q′为圆心，锚点q′距最近返回POI距离为半径的圆形区域；S1.3：若|Wk|<k，将元组<p,dist(p,q)>放入Wk然后执行步骤S1.2；Wk为一个堆结构，用来存储当前已经找到的距查询者所在位置q最近的k个POI对象以及查询者所在位置q到POI对象p的距离dist(p,q)，|Wk|表示Wk中元组的个数；S1.4：若dist本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于反馈角的保护位置隐私近邻查询方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：查询客户端执行步骤：具体包括S1.1‑S1.8子步骤：S1.1：查询者在位置q发送查询请求Q＝{q′,k}给LBS服务器；其中，q′＝{x,y}表示锚点，x为经度，y为纬度，k表示所需查询的近邻对象数；S1.2：对LBS服务器返回的每个POI对象p，计算需求空间γ、查询者所在位置q到p的距离dist(p,q)以及供应空间τ；其中需求空间γ是以位置q为圆心，位置q距当前已知第k近邻POI距离为半径的圆形区域；供应空间τ是以锚点q′为圆心，锚点q′距最近返回POI距离为半径的圆形区域；S1.3：若|Wk|

【技术特征摘要】
1.一种基于反馈角的保护位置隐私近邻查询方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：查询客户端执行步骤：具体包括S1.1-S1.8子步骤：S1.1：查询者在位置q发送查询请求Q＝{q′,k}给LBS服务器；其中，q′＝{x,y}表示锚点，x为经度，y为纬度，k表示所需查询的近邻对象数；S1.2：对LBS服务器返回的每个POI对象p，计算需求空间γ、查询者所在位置q到p的距离dist(p,q)以及供应空间τ；其中需求空间γ是以位置q为圆心，位置q距当前已知第k近邻POI距离为半径的圆形区域；供应空间τ是以锚点q′为圆心，锚点q′距最近返回POI距离为半径的圆形区域；S1.3：若|Wk|<k，将元组<p,dist(p,q)>放入Wk然后执行步骤S1.2；Wk为一个堆结构，用来存储当前已经找到的距查询者所在位置q最近的k个POI对象以及查询者所在位置q到POI对象p的距离dist(p,q)，|Wk|表示Wk中元组的个数；S1.4：若dist(p,q)小于γ，用元组<p,dist(p,q)>更新Wk；否则，执行步骤S1.2；S1.5：若γ+dist(p,q)小于等于τ，结束查询；否则，执行步骤S1.2；S1.6：判断反馈角θ是否已经计算过，若已经计算，执行步骤S1.2；否则，计算p和...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪巍伟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32