支持隐私保护的障碍空间内的区域最近邻查询系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于基于位置服务的信息技术领域，具体涉及支持隐私保护的障碍空间内 的区域最近邻查询系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着移动通信设备的广泛流行，定位芯片被内置到了越来越多的移动通信设备 中，进而促进了基于位置服务的快速发展。移动用户在使用基于位置的服务时，须向服务提 供商提供自身的位置信息和查询请求内容，移动用户向服务器发送查询请求后，服务器端 将查询结果信息返回给移动用户（如图1所示）。典型的支持位置服务的查询技术包括最 近邻查询、基于范围的最近邻查询、以及障碍最近邻查询等。一般地，被查询对象也称为兴 趣点（Points of Interest，POI)，可以是医院、商场、饭店、宾馆等，障碍可以是各种围栏、 铁路，河流和桥梁等。
[0003] 目前，主要有以下4种类别的基于位置的查询技术。（1)基于用户准确位置的最近 邻查询技术（CNN查询方法）。现有技术主要采用R-tree等空间索引技术有效地实现点的 最近邻查询。（2)基于用户准确位置的障碍最近邻查询技术（0NN查询方法）。现有技术采 用R-tree等空间索引技术对数据点和障碍物进行索引，有效地实现障碍空间内点的最近 邻查询。（3)基于用户所在区域的最近邻查询技术（RNN查询方法）。现有技术主要是返回 用户所在区域中满足用户查询要求的任一点的最近邻的查询方法。（4)支持隐私的最近邻 查询技术。现有技术主要是通过对用户准确位置进行空间匿名后得到一个隐匿的区域，然 后将隐匿的区域发送给位置服务器进行查询，最终把得到的查询结果发送给用户，用户根 据自己的准确位置得到最终的结果。
[0004] 上述四种技术存在的问题是不能同时支持隐私保护和障碍最近邻查询：一是支持 障碍最近邻查询的技术在处理查询时会泄露用户的准确位置信息，比如当用户查询距离自 己最近的医院或者银行时，不想泄露自己的准确位置，但是在查询过程中需要把自己的准 确位置提供给LBS服务器，这样很可能导致用户的位置信息泄露；二是支持用户隐私保护 的查询技术不适用于空间中存在障碍物的情况，而障碍物在现实生活中普遍存在着。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术存在的问题，本发明提出支持隐私保护的障碍空间内的区域最近 邻查询系统及方法。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 支持隐私保护的障碍空间内的区域最近邻查询系统，包括移动终端、可信服务器 和LBS服务器；
[0008] 所述的移动终端，用于用户提交查询请求发送至可信服务器，查询请求即用户自 身的准确位置；
[0009] 所述的可信服务器，用于将用户自身的准确位置利用空间k匿名处理方法处理为 包含用户准确位置的矩形区域R，并将包含用户准确位置的矩形区域R发送至LBS服务器； 同时根据LBS服务器返回的查询结果集Res和用户自身的准确位置，计算出查询结果集Res 中距离用户最近的数据点，并利用移动终端反馈给用户；
[0010] 所述的LBS服务器，用于将实际地图中的查询目标建筑物抽象为数据点，组成 数据点集合，将障碍建筑物抽象为障碍物线段，组成障碍物集合，并基于障碍物线段构建 QO-tree索引结构；对于包含用户准确位置的矩形区域R，利用QO-tree索引结构，进行矩形 区域R内障碍空间最近邻查询，将查询得到的数据点存入区域内部的障碍空间最近邻点查 询结果集Res 1中；对于包含用户准确位置的矩形区域R，利用QO-tree索引结构，进行矩形 区域R外障碍空间最近邻查询，将查询得到的数据点存入区域外部的障碍空间最近邻点查 询结果集Res 2中；将区域内部的障碍空间最近邻点查询结果集ResJP区域外部的障碍空间 最近邻点查询结果集Res2合并为查询结果集Res，并发送给可信服务器；
[0011] 采用支持隐私保护的障碍空间内的区域最近邻查询系统进行区域最近邻查询的 方法，包括以下步骤：
[0012] 步骤I :LBS服务器将实际地图中的查询目标建筑物抽象为数据点，组成数据点集 合，将障碍建筑物抽象为障碍物线段，组成障碍物集合，并基于障碍物线段构建QO-tree索 引结构；
[0013] 步骤1. 1 :将实际地图中的查询目标建筑物抽象为数据点，组成数据点集合；
[0014] 步骤1. 2 :将实际地图中的障碍建筑物抽象为障碍物线段，组成障碍物集合；
[0015] 步骤1. 3 :根据障碍物线段中点的经炜度坐标确定区域原点坐标：将障碍物线段 按照线段中点的经度坐标排序，并将中间位置的障碍物线段中点的经度坐标作为坐标原点 的横坐标；再将障碍物线段按照线段中点的炜度坐标排序，将中间位置的障碍物线段中点 的炜度坐标作为原点的纵坐标；
[0016] 步骤1. 4 :利用距离坐标原点最近的障碍物线段所在直线和与障碍物线段的垂直 平分线将整个地图空间划分为四个子区域；
[0017] 步骤1. 5 :将四个子区域中的障碍物线段按照步骤1. 3至步骤1. 4的过程依次划 分出其子区域，直至子区域内没有障碍物线段为止；
[0018] 步骤1.6 :以障碍物线段中点为中心构建QO-tree索引结构：将整个地图空间作为 根节点、包含障碍物的子区域作为孩子节点、无障碍物的子区域作为叶子节点，在每个叶子 节点上构建一棵R-tree，其中，每棵R-tree包含该子区域的所有数据点、该子区域边界的 最近邻数据点和最近邻障碍物线段端点、该子区域边界的最近邻障碍物线段端点的最近邻 数据点；
[0019] 所述的子区域边界的最近邻数据点和最近邻障碍物线段端点使用最近邻查询技 术中的二分遍历方法求取，子区域边界的最近邻障碍物线段端点的最近邻数据点使用障碍 最近邻查询技术中的构建可见图方法求取；
[0020] 步骤2 :用户通过移动终端将查询请求发送至可信服务器，查询请求即用户自身 的准确位置；
[0021] 步骤3 :可信服务器将用户自身的准确位置利用空间k匿名处理方法处理为包含 用户准确位置的矩形区域R，并将包含用户准确位置的矩形区域R发送至LBS服务器；
[0022] 步骤4 :LBS服务器根据包含用户准确位置的矩形区域R利用QO-tree索引结构， 进行矩形区域R内障碍空间最近邻查询，将查询得到的数据点存入区域内部的障碍空间最 近邻点查询结果集Res1* ;
[0023] 步骤4. 1 :利用QO-tree索引结构确定矩形区域R所在的子区域；
[0024] 步骤4. 2 :利用矩形区域R所在的子区域的叶子节点所指向的R-tree索引结构确 定与矩形区域R叠交的最小边界矩形MBR ;
[0025] 步骤4. 3 :将与矩形区域R叠交的最小边界矩形MBR中包含的并位于矩形区域R中 的数据点存入区域内部的障碍空间最近邻点查询结果集Res 1中；
[0026] 步骤5 :LBS服务器根据包含用户准确位置的矩形区域R利用QO-tree索引结构， 进行矩形区域R外障碍空间最近邻查询，将查询得到的数据点存入区域外部的障碍空间最 近邻点查询结果集Res 2* ;
[0027] 步骤5. 1 :将包含用户准确位置的矩形区域R的四个边定义为ep，p e (1. .. 4);
[0028] 步骤5. 2 :利用QO-tree索引结构确定边ep的端点Gfia的最近邻数据点，u e (1、 2)；
[0029] 步骤5. 2. 1 :利用QO-tree索引结构确定边ep的端点所属的叶子节点；
[0030] 步骤5. 2. 2 :利用边ep的端点所在的叶子节点的R-tree结构，确定该端点匕," 的最近邻可见点;
[0031] 步骤5.2.3 :判断端点Pv的最近邻可见点是否为障碍物线段端点，若是，则 利用其R-tree结构找到该障碍物线段端点的最近邻数据点，将数据点TVv存入区域外 部的障碍空间最近邻点查询结果集Res2*，否则，直接将可见点ivV存入区域外部的障碍空 间最近邻点查询结果集Res2中；
[0032] 步骤6 :LBS服务器将区域内部的障碍空间最近邻点查询结果集Res1和区域外部 的障碍空间最近邻点查询结果集Res 2合并为查询结果集Res ;
[0033] 步骤7 :LBS服务器将查询结果集Res发送给可信服务器；
[0034] 步骤8 :可信服务器根据查询结果集Res和用户自身的准确位置，计算出查询结果 集Res中距离用户最近的数据点，并利用移动终端反馈给用户。
[0035] 本发明的有益效果：本发明所述的支持隐私保护的障碍空间内区域最近邻查询系 统及方法，实现了在障碍空间内，不想泄露自己准确位置的移动用户提出的区域最近邻查 询，并利用新提出的QO-tree索引机制，将障碍最近邻查询转化为欧式距离的最近邻查询， 并有效地过滤掉不满足查询要求的结果，缩短了查询时间，提高了查询效率，同时保证了查 询结果的准确性。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明【具体实施方式】中的支持隐私保护的障碍空间内的区域最近邻查询 系统的结构示意图；
[0037] 图2为本发明【具体实施方式】中的支持隐私保护的障碍空间内的区域最近邻查询 方法的流程图；
[0038] 图3为本发明【具体实施方式】中的构建QO-tree索引结构的流程图；
[0039] 图4为本发明【具体实施方式】中的数据点集合