一种锚节点测距定位的高效隐私保护方法技术

本发明专利技术涉及一种锚节点测距定位的高效隐私保护方法。包括以下步骤：锚节点执行其到目标节点的测距过程，获取测距信息集D；根据锚节点位置信息与上述测距信息集D，构造系数矩阵A与测距矩阵B；对矩阵A与矩阵B分别进行按行分解，并且对中间项ATA与中间项ATB进行聚类分解；针对上述中间项分解结果，进行隐私保护求和计算与隐私保护求相邻乘积和计算；利用ATA与ATB的隐私保护计算结果，目标节点进行位置计算。本发明专利技术的锚节点测距定位的高效隐私保护方法不仅解决了锚节点测距定位中存在的隐私问题，而且不需使用同态加密算法，从而具有较低的计算代价和通信代价，能够在保护用户位置隐私的同时提高隐私保护方法的效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。包括以下步骤：锚节点执行其到目标节点的测距过程，获取测距信息集D；根据锚节点位置信息与上述测距信息集D，构造系数矩阵A与测距矩阵B；对矩阵A与矩阵B分别进行按行分解，并且对中间项ATA与中间项ATB进行聚类分解；针对上述中间项分解结果，进行隐私保护求和计算与隐私保护求相邻乘积和计算；利用ATA与ATB的隐私保护计算结果，目标节点进行位置计算。本专利技术的锚节点测距定位的高效隐私保护方法不仅解决了锚节点测距定位中存在的隐私问题，而且不需使用同态加密算法，从而具有较低的计算代价和通信代价，能够在保护用户位置隐私的同时提高隐私保护方法的效率。【专利说明】-种猫节点测距定位的高效隐私保护方法
本专利技术设及定位和隐私保护领域，特别设及一种错节点测距定位的高效隐私保护 方法。
技术介绍
随着移动通信网络技术和普适计算技术的不断发展，基于位置服务化BS, Location-Based Services)显得越来越重要。定位技术作为位置感知计算和基于位置服务 的基础，引起了全世界研究人员的广泛关注。 错节点测距定位是最常用的定位技术之一。错节点测距定位技术包括两类装置： 多个错节点装置（比如智能手机）和一个目标节点装置（比如笔记本电脑、传感器、平板电 脑）。错节点测距定位技术采用=个阶段模式。第一个阶段是错节点发现过程，目标节点在 其通信接口处通过广播hello报文招募移动错节点，智能手机接收hello报文并回复给目标 节点，从而成为错节点。错节点需要满足两个条件：（1)错节点在目标节点的一跳通信范围 内，W便进行测距。此条件容易满足，因为错节点能够接收目标节点发出的hello报文。（2) 错节点必须具有自己的位置信息。目标节点可W选择在hello报文中加入一个对错节点位 置精度的期望值，只有满足此精度的错节点才能够向目标节点回复。第二个阶段，错节点执 行测距过程，错节点估计其与目标节点之间的距离，测距可W基于多种方法，比如可W使用 基于时间到达差的声波测距方法，也可W使用基于信号接收强度的测距方法。第=个阶段 是位置计算，根据测距信息和错节点的位置信息，使用多边定位方法进行位置计算。 从错节点测距定位的过程可W看出，错节点测距定位需要错节点测量其与目标节 点的距离，有可能导致错节点串通对目标节点进行位置估计，造成目标节点位置信息的泄 漏，因此可W看出错节点测距定位比较适合目标节点对自己位置关切不强的场景。虽然错 节点测距定位被认为是一种实用的定位算法，但是错节点测距定位存在潜在的隐私泄漏问 题，会泄漏目标节点用户和错节点用户的位置隐私信息。首先，错节点用户的位置信息有可 能泄漏。因为目标节点位置计算需要使用错节点的位置信息和测距信息作为输入，因此错 节点的位置信息可能会被其他错节点获取从而导致安全问题。其次，目标节点用户的位置 计算结果可能不仅限于目标节点知道，其他错节点也可能获取定位结果，从而导致隐私泄 漏。最后，直接应用现有的同态加密算法进行隐私保护会造成较大的计算代价和通信代价， 不利于隐私保护方法的推广和使用。 S.Tao et al.在2015年第23(5)期的《I邸E/ACM IYansactions on Networking》 发表了一篇名称为"Protecting Multi-Lateral Localization Privacy in Pervasive Environments"的文章，设及公开的多方隐私保护定位方法中的一种错节点测距定位隐私 保护方法。该方法不使用同态加密算法，能够保护错节点测距定位过程中的隐私信息。但 是，该方法执行过程中，需要选取一个特定错节点进行所有错节点隐私信息的计算，相当于 此方法借助了可信第=方思路。在隐私保护定位过程中选取特定错节点作为可信第=方的 做法，一方面造成错节点之间的地位不公平，另一方面也会给此特定错节点造成巨大的计 算代价和通信代价。利用特定错节点进行所有错节点隐私信息计算的后果，不利于错节点 测距定位隐私保护方法的实际应用。 相比于直接使用同态加密理论解决错节点测距定位过程中的隐私泄漏问题，直接 设计错节点测距定位的高效隐私保护方法既能够保护用户的位置隐私信息，也能够降低隐 私保护方法的计算代价和通信代价。此外，通过隐私保护求和与隐私保护求相邻乘积和计 算，不会造成错节点之间地位不公平问题，也不会给某个错节点造成巨大的计算代价和通 信代价。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种既能够保护用户的位置隐私信息，也能够降 低隐私保护方法的计算代价和通信代价的错节点测距定位隐私保护方法。 为此目的，本专利技术提出的技术方案为一种错节点测距定位的高效隐私保护方法， 包括W下步骤： Sl.错节点执行其到目标节点的测距过程，获取测距信息集D; S2.根据错节点位置信息与上述测距信息集D，构造系数矩阵A与测距矩阵B; S3.对矩阵A与矩阵B分别进行按行分解，并且对中间项ATa与中间项ATb进行聚类分 解； S4.针对上述中间项分解结果，进行隐私保护求和计算与隐私保护求相邻乘积和 计算；[001引S5.利用aTa与ATb的隐私保护计算结果，目标节点进行位置计算。进一步，前述Sl中，假设区域中有m个错节点，对于错节点i = l，…，m，di〇表示错节 点i到目标节点0的距离估计，即测距信息dio为错节点i的隐私信息，在测距阶段结束后，得 到测距信息集D= {di〇,i = l'''m}。 进一步，前述S2中，构造系数矩阵A与测距矩阵B的过程如下： S21.构造系数矩阵A，假设错节点i的位置X逆（xii，xi2,…，Xin),其中n表示空间的 维度，则矩阵A的定义为： 进一步，前述S3具体包括： S31.对矩阵A的每行进行分解，即：[001引 €阵8的定义为：其中，Ai = 2 = 2(Xi-Xi+i), i = l,,m-l; S32.对矩阵B的每行进行分解，即： S33.对中间项ATA聚类分解，根据矩阵A的分解结果，对ATA进行分解，使得分解后结 果的第一类中向量乘积只包含单个错节点的隐私信息，第二类中向量乘积只包含相邻错节 的隐私信息，即：[002引 S34.对中间项ATb聚类分解，根据矩阵A和B的分解结果，对ATb进行分解，使得将分 解后的第一类中向量乘积只包含单个错节点的隐私信息，第二类中向量乘积只包含相邻错 节的隐私信息，即： 进一步，前述S4进一步包括： S41.对中间项ATa分解结果的Vi进行隐私保护求和计算，对中间项ATb分解结果的 化进行隐私保护求和计算；[003引S42.对中间项aTa分解结果的V2进行隐私保护求相邻乘积和计算，对中间项ATb分 解结果的化进行隐私保护求相邻乘积和计算。 又进一步，前述隐私保护求和计算包括:假设MiQ = I,…，m-1)为错节点i处的隐 私信息，则所述隐私保护求和即隐私保护计算2：岂iMj，错节点i(i = l，…，m-1)产生(m-1) 个随机矩罔.错节点i保留pf，将剩余的矩阵发送给相应的 (m-2)个节点，错节点i将其收到的其他节点发送的矩阵与其保留的矩阵相加，构建矩阵运里Pi是随机矩阵，并i错节点i发送〇i=Mi+Pi到目标节点0,根 据接收到的信息，目标节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锚节点测距定位的高效隐私保护方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.锚节点执行其到目标节点的测距过程，获取测距信息集D；S2.根据锚节点位置信息与上述测距信息集D，构造系数矩阵A与测距矩阵B；S3.对矩阵A与矩阵B分别进行按行分解，并且对中间项ATA与中间项ATB进行聚类分解；S4.针对上述中间项分解结果，进行隐私保护求和计算与隐私保护求相邻乘积和计算；S5.利用ATA与ATB的隐私保护计算结果，目标节点进行位置计算。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王光辉，沈苏彬，毛燕琴，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32