：查询用户_ 向位置服务器请求区域分割结果时发送查询主题(如餐馆、医院等）至位置服务器，位置服 务器返回区域分割四叉树的同时附带了数据集上该主题的密度因子I(单位长度的道路上 分布的兴趣点数）；根据密度因子t和单元空间的道路长度计算出每个单元空间中分布的兴 趣点数；以匿名区所在的单元空间为中心向四周扩大搜索范围，直到搜索范围内估算的兴 趣点数满足查询用户的需求；构造此搜索范围的最小外接圆，把该外接圆上的任意一点作 为查询点，这样可以解决查询点距匿名区过大或过小问题。
[0018] 步骤三：增量近邻查询 定义供应空间：以查询点g为圆心的圆形空间，其半径|^为最近返回的查询结果与查询 点S的距离。
[0019] 定义需求空间：与查询用户_的匿名区具有相同圆心C的圆形空间，其半径R为位 置服务器返回查询结果f到匿名区圆心G的距离，其中f为已返回的查询结果中最接近圆心 ◎同时与圆心￡?的距离又大于查询点f与圆心g的距离的查询结果点，即f满足： 这样保证需求空间不小于查询用户_期望的k近邻结果范围，其中轉表示位置服务器 当前已返回的结果数，表示其中的任一查询结果，min()表示取最小值，_|:_丨:_:.表示两 点之间的距离。
[0020] 增量近邻查询过程：代理用户_收到查询用户_的查询请求后形成代理请求t 并发送代理请求&至位置服务器；代理用户_初始化供应空间半径为0,初始化需求 空间半径R为g，计算查询点f到需求空间圆心??距离》;位置服务器以查询点|为 中心进行近邻查询并不断将结果返回给代理用户代理用户_计算返回的查询结果与 查询点:帛:的距离，更新供应空间半径y;代理用户_计算返回的查询结果与匿名区中心的 距离rf/s((6),若:i_f_:?_大于綠_| 且小于当前的需求空间半径r,则更新需求空间 半径R使其等于;每次更新供应空间半径y和需求空间半径R后，检查是否满足f ，若满足则供应空间完全包含需求空间，查询结束。
[0021] 根据对增量近邻查询过程的描述可以得到如图3所示的临界情况。此时的g和 满足丨斗.|_|幾::_。需要注意的是查询结束条件并不能保证濟正好位 于如图3所示的虚线圆上，|实际上是虚线圆外最接近虚线圆的一个查询结果，这样可以保 证查询范围覆盖期望的k近邻结果范围的同时尽量地缩小查询范围，减小通信开销。
【主权项】
1. 一种基于增量近邻查询的位置隐私保护方法，其系统结构由移动用户、基站和位置 服务器组成，其特征在于：该方法包括以下步骤： 步骤一：匿名区构造 1) 定义查询请求媽，查询用户·以露的形式向代理用户_发起查 询请求，其中鳊表示用户标识符垮表示查询用户_的匿名区的圆心点经纬度坐 标汉:表示匿名区半径溪表示查询用户估算出的增量近邻查询的查询点..表示查询 用户I的查询请求内容； 2) 定义代理请求么，代理用户鬆以藤夂的形式向位置服务器发出代理查 询请求，其中/表示代理用户的标识符；|表示从查询请求1?中获得的增量近邻查询的 查询点；麵表示从查询请求中获得的查询用户的查询请求内容； 3) 定义路网粒度设·为平面空间区域中的任意一个子空间区域，$为_的周长，（为 _内道路总长度，则定义^ =名_为_:的路网粒度； 步骤二：查询点估算 查询用户1?向位置服务器请求区域分割结果时发送查询主题至位置服务器，位置服务 器返回区域分割四叉树的同时附带了数据集上该主题的密度因子肖；根据密度因子f和单 元空间的道路长度计算出每个单元空间中分布的兴趣点数；以匿名区所在的单元空间为中 心向四周扩大搜索范围，直到搜索范围内估算的兴趣点数满足查询用户的需求； 步骤三：增量近邻查询 定义供应空间：以查询点丨为圆心的圆形空间，其半径|^为最近返回的查询结果与查询 点S的距离； 定义需求空间：与查询用户Lf的匿名区具有相同圆心的圆形空间，其半径R为位置服 务器返回查询结果|到匿名区圆心￡?的距离，其中p为已返回的查询结果中最接近圆心◎同 时与圆心9的距离又大于查询点_与圆心S的距离的查询结果点，即g满足：这样保证需求空间不小于查询用户_期望的k近邻结果范围，其中_表示位置服务器 当前已返回的结果数，表示其中的任一查询结果，min()表示取最小值表示两 点之间的距离。2. 根据权利要求1所述的一种基于增量近邻查询的位置隐私保护方法，其特征在于： 在步骤二中，将位置服务器负责的二维空间视为一个正方形G，然后进行十字递归分割G， 直到分割成的正方形空间的I不大于一个给定值，查询用户向位置服务器发出LBS请求 前先从位置服务器获得对G的分割结果。3. 根据权利要求1或2所述的一种基于增量近邻查询的位置隐私保护方法，其特征在 于：在步骤二中，位置服务器使用四叉树结构来存储分割成的基本单元空间，四叉树中每个 节点对应一块分割区域，且每个节点的数据域中存储区域中心点坐标、区域边长、区域内道 路长度信息，区域中心点坐标、区域边长用于确定对应的分割区域，区域内道路长度用于估 算查询点，四叉树结构中叶节点对应基本单元空间，非叶节点对应需要继续分割的区域，查 询用户得到分割结果后递归搜索该四叉树，找到自己所在的单元空间，并将该单元空间 的外接圆区域作为查询用户_的匿名区。4. 根据权利要求1所述的一种基于增量近邻查询的位置隐私保护方法，其特征在于： 在步骤三中，查询用户祖根据各基本单元空间内兴趣点的分布数量估算出增量近邻查询范 围，将该范围的最小外接圆圆心作为增量近邻查询查询点。5. 根据权利要求1所述的一种基于增量近邻查询的位置隐私保护方法，其特征在于： 在步骤三中，代理用户收到查询用户_的查询请求后形成代理请求_;并发送代理请求 至位置服务器；代理用户I初始化供应空间半径为〇,初始化需求空间半径R为_， 计算查询点S到需求空间圆心f距离___ ;位置服务器以查询点|为中心进行近邻查 询并不断将结果返回给代理用户? ;代理用户_计算返回的查询结果与查询点|的距离， 更新供应空间半径f;代理用户计算返回的查询结果与匿名区中心的距离__||,_， 若___:>:#|.大于纖且小于当前的需求空间半径R，则更新需求空间半径R使其等于 每次更新供应空间半径笑和需求空间半径R后，检查是否满足f之置+_::_|考_: ，若满足则供应空间完全包含需求空间，查询结束。
【专利摘要】本发明公开了一种基于增量近邻查询的位置隐私保护方法，该方法包括三个步骤，分别是：1、匿名区构造；2、查询点估算；3、增量近邻查询。该保护方法在P2P系统结构下结合路网环境，采用增量近邻查询算法来保护位置隐私，其优势在于：1）用户在寻求代理用户时首先参考路网密度构造匿名区，以匿名区代替真实位置来保证位置隐私需求，为减小查询用户与位置服务器的通信开销，位置服务器使用四叉树结构来存储分割成的基本单元空间；2）查询用户根据兴趣点的分布情况估算出查询点的位置，使得通讯开销可控的同时保证返回的结果集满足查询用户的要求；3）重新定义了需求空间的范围和查询结束的条件，使得以查询点为圆心的增量近邻查询达到查询结束条件时，查询范围可以覆盖查询用户期望的k近邻结果范围。
【IPC分类】H04L29/06, H04W4/02, H04L29/08
【公开号】CN105307111
【申请号】CN201410317993
【发明人】李千目, 王鹏飞, 朱保平, 侯君, 倪震, 刘晓迁
【申请人】南京理工大学常熟研究院有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年7月7日