电动汽车通过充电站接入电网时的位置数据采集方法技术

本发明专利技术涉及一种电动汽车通过充电站接入电网时的位置数据采集方法，控制中心将由设置充电站形成的网络地图以聚合器为维诺格生成元进行维诺格划分，控制中心将划分后的维诺格对应编号发放给每个聚合器；当电动汽车接入某一聚合器管理范围中的充电站时，聚合器告知电动汽车所处维诺格的编号；在电动汽车处用本地化差分隐私方法对位置数据进行扰动，然后将扰动后位置数据上传到聚合器，将数据隐私化处理过程转移到每个用户上，使数据收集服务器无法得知具体个人的数据，在不暴露电动汽车用户精确位置的前提下，服务器可在扰动的数据上进行空间范围查询等操作，保护了电动汽车用户的位置隐私。

Position Data Acquisition Method for Electric Vehicle Connecting to Power Grid through Charging Station

【技术实现步骤摘要】
电动汽车通过充电站接入电网时的位置数据采集方法
本专利技术涉及一种位置隐私保护技术，特别涉及一种电动汽车通过充电站接入电网时的位置数据采集方法。
技术介绍
车辆到电网(V2G)中对车辆接入充电站时的位置数据收集和分析可以让服务提供商为电动汽车用户提供强大的服务覆盖，例如提供附近可用充电站的位置，并准确建议驾驶员使用相匹配的电动汽车连接器，以及推送所在充电站附近的服务等。然而，位置数据包含大量的敏感信息，用户通常情况下会无偿贡献自己的位置数据，却承担着个人隐私泄露的巨大风险。泄露的位置信息还可能暴露用户的健康状况、宗教信仰、个人偏好、社交关系和其它私人信息。例如，EV在医院的停留时间和访问频率可能暴露用户的健康状况。更严重的是，位置信息可能引发安全问题，犯罪分子可能利用这些信息对用户进行跟踪、抢劫甚至人身攻击。目前V2G网络中的位置隐私保护方法可分为两种：一种方法是利用匿名、假名技术对用户的真实身份进行隐藏，而将自己准确的位置提供给电网控制中心获得服务，使非授权者无法确定用户的真实身份；另一种是对用户的位置隐私数据进行扰动等模糊化处理，通过隐藏位置信息来扰乱攻击者的判断达到保护用户位置隐私信息的目的。目前在V2G网络中使用的位置隐私保护技术以第一种隐藏真实身份为主。(一)基于用户ID的受限部分盲签名技术生成的用户“权限”可以匿名访问V2G网络，以保护用户的身份和位置隐私。可信第三方不断改变他们的假身份来保护充电用户的位置隐私，以确保电动车辆可以改变不同的假身份和不同的停车场。EV和充电站通信时使用EV的假名，只有智能电网服务器(可信实体)可以将假名映射到真实车辆身份，当EV从一个站移动到另一个站时假名改变。(二)基于计算复杂性理论的同态公钥加密隐私保护认证方案，通过可信第三方在EV、聚合器、充电站和电网控制中心之间建立通信连接，仅仅提供虚拟身份的提交注册，只传输共享密钥，令攻击者无法通过攻破控制中心威胁用户信息安全。上述依赖可信第三方的处理方式对于数据在多个实体之间共享以供分析时灵活性很差，攻击者依然可以通过入侵数据库非法获取用户的隐私信息且恶意用户的问题没有彻底解决，电动汽车用户在网络中难以隐藏身份。
技术实现思路
本专利技术是针对采集位置信息时个人身份信息保密的问题，提出了一种电动汽车通过充电站接入电网时的位置数据采集方法，实现必要的数据采集的同时，保证客户信息的隐蔽性。本专利技术的技术方案为：一种电动汽车通过充电站接入电网时的位置数据采集方法，包括如下步骤：1)地图划分与编号发放：控制中心将由设置充电站形成的网络地图以聚合器为维诺格生成元进行维诺格划分，每个聚合器作为一个维诺格生成元，每个聚合器中有数个充电站，一个充电站安全区域划分为一个维诺格，控制中心将划分后的维诺格对应编号发放给每个聚合器；2)安全区域编号告知：当电动汽车接入某一聚合器管理范围中的充电站时，聚合器告知电动汽车所处安全区域的编号，安全区域的编号即为该聚合器所处维诺格的编号，同时给出该聚合器内中其他充电站位置的集合和本地化差分隐私保护参数ε；3)位置数据扰动：在电动汽车处用本地化差分隐私方法对真实所在充电站位置数据进行扰动，然后将扰动后位置数据上传到聚合器；4)聚合器聚合位置数据并上传：聚合器收集到一定时间段内的电动汽车接入点的位置数据后，发送到控制中心；5)查询结果的估计：控制中心利用聚合器聚合的扰动后的位置数据及查询结果优化算法求得一段时间间隔内各个聚合器管理区域中接入充电站网络地图的电动汽车数量，即接入网络地图的电动汽车的空间分布情况。所述步骤3)中位置数据扰动过程中进行本地化差分隐私保护处理方法如下：控制中心将维诺图生成后每组的维诺格编号数据告知每个聚合器，分组数据表示为V＝{vi,n,<albl,...,ambm>}，其中，vi表示该组对象所处的维诺格编号，n表示组内充电站的个数，<albl,...,ambm>是该维诺格的边界信息；当用户接收到控制中心发来的编号数据vi之后，客户端生成向量Ln＝{l0,l1,...,lN-1}，其中，l0是用户的真实位置，l1,...,lN-1是用户所在聚合器管理范围内的其他充电站位置；从客户端生成向量中任意选取一个位置作为扰动后的位置数据；根据随机响应的机制，给定本地化差分隐私参数ε，每个用户发送自己真实位置或N-1个虚假位置中的某个位置的概率分别为：其中，n为组内移动对象的个数；loci为移动对象的真实所处充电站位置；loci'为组内其它充电站的位置。本专利技术的有益效果在于：本专利技术电动汽车通过充电站接入电网时的位置数据采集方法，在隐私保护上实现本地化差分隐私不需要可信第三方，数据扰动可在客户端直接进行，因此此方法可提高数据的隐私保护程度，并同时具有个性化更高的优点。附图说明图1为本专利技术在V2G网络中电动汽车接入充电站时进行本地化差分隐私数据收集的过程示意图。具体实施方式本专利技术利用本地化差分隐私技术(Localdifferentialprivacy,LDP)，与身份匿名技术相比，摒弃了可信第三方的假设，将数据隐私化处理过程转移到每个用户上，使数据收集服务器无法得知具体个人的数据，在不暴露电动汽车用户精确位置的前提下，服务器可在扰动的数据上进行空间范围查询等操作，保护了电动汽车用户的位置隐私。本地化差分隐私：某个随机算法A满足ε-LDP，当且仅当对于任意两个数值l、l'∈LR，对于任意o∈Range(A),P[A(l)∈o]≤eε·P[A(l')∈o]，其中，l、l'是任意两个数值，LR为数值取值范围，O为利用随机算法A对数值l进行运算得到的结果取值范围；概率P[]由算法A的随机程度决定。也就是说，不管用户持有数据的具体值是多少，对于不可信的数据收集者来说，接收到的数据相差不大。换句话说，根据接收到的扰动后的数据，攻击者或数据收集方在具有任何背景知识的情况下，都无法获知用户的原始数据。电动汽车通过充电站接入电网时的位置数据采集方法，包括以下步骤：S1：地图划分与编号发放：控制中心将由设置充电站形成的网络地图以聚合器为维诺格生成元进行维诺格划分，每个聚合器作为一个维诺格生成元，每个聚合器中有数个充电站，一个充电站安全区域划分为一个维诺格，控制中心将划分后的维诺格对应编号发放给每个聚合器；S2：安全区域编号告知：当电动汽车接入某一聚合器管理范围中的充电站时，聚合器告知电动汽车所处安全区域的编号，安全区域的编号即为该聚合器所处维诺格的编号，同时给出该聚合器内其他充电站位置的集合和本地化差分隐私保护参数ε；S3：位置数据扰动：在电动汽车处用本地化差分隐私方法对真实所在充电站位置数据进行扰动，然后将扰动后位置数据上传到聚合器；S4：聚合器聚合位置数据并上传：聚合器收集到一定时间段内的电动汽车接入点的位置数据后，上传到控制中心；S5：查询结果的估计：控制中心利用聚合器聚合的扰动后的位置数据及查询结果优化算法求得一段时间间隔内各个聚合器管理区域中接入充电站网络地图的电动汽车数量，即接入网络地图的电动汽车的空间分布情况。如图1所示，位置数据扰动过程中进行本地化差分隐私保护处理的具体流程如下：控制中心将维诺图生成后每组的维诺格编号数据告知每个聚合器。分组数据可表示为V＝{vi,n,&l本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车通过充电站接入电网时的位置数据采集方法，其特征在于，包括如下步骤：1)地图划分与编号发放：控制中心将由设置充电站形成的网络地图以聚合器为维诺格生成元进行维诺格划分，每个聚合器作为一个维诺格生成元，每个聚合器中有数个充电站，一个充电站安全区域划分为一个维诺格，控制中心将划分后的维诺格对应编号发放给每个聚合器；2)安全区域编号告知：当电动汽车接入某一聚合器管理范围中的充电站时，聚合器告知电动汽车所处安全区域的编号，安全区域的编号即为该聚合器所处维诺格的编号，同时给出该聚合器内其他充电站位置的集合和本地化差分隐私保护参数ε；3)位置数据扰动：在电动汽车处用本地化差分隐私方法对真实所在充电站位置数据进行扰动，然后将扰动后位置数据上传到聚合器；4)聚合器聚合位置数据并上传：聚合器收集到一定时间段内的电动汽车接入点的位置数据后，上传到控制中心；5)查询结果的估计：控制中心利用聚合器聚合的扰动后的位置数据及查询结果优化算法求得一段时间间隔内各个聚合器管理区域中接入充电站网络地图的电动汽车数量，即接入网络地图的电动汽车的空间分布情况。

【技术特征摘要】
2019.04.11 CN 20191028856571.一种电动汽车通过充电站接入电网时的位置数据采集方法，其特征在于，包括如下步骤：1)地图划分与编号发放：控制中心将由设置充电站形成的网络地图以聚合器为维诺格生成元进行维诺格划分，每个聚合器作为一个维诺格生成元，每个聚合器中有数个充电站，一个充电站安全区域划分为一个维诺格，控制中心将划分后的维诺格对应编号发放给每个聚合器；2)安全区域编号告知：当电动汽车接入某一聚合器管理范围中的充电站时，聚合器告知电动汽车所处安全区域的编号，安全区域的编号即为该聚合器所处维诺格的编号，同时给出该聚合器内其他充电站位置的集合和本地化差分隐私保护参数ε；3)位置数据扰动：在电动汽车处用本地化差分隐私方法对真实所在充电站位置数据进行扰动，然后将扰动后位置数据上传到聚合器；4)聚合器聚合位置数据并上传：聚合器收集到一定时间段内的电动汽车接入点的位置数据后，上传到控制中心；5)查询结果的估计：控制中心利用聚合器聚合的扰动后的位置数据及查询结果优化算法求得一段时间间隔内各个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红娇，李科寰，李敏，高琦，何文豪，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31