支持隱私保護(hù)的障礙空間內(nèi)的區(qū)域最近鄰查詢(xún)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于基于位置服務(wù)的信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及支持隱私保護(hù)的障礙空間內(nèi) 的區(qū)域最近鄰查詢(xún)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)通信設(shè)備的廣泛流行，定位芯片被內(nèi)置到了越來(lái)越多的移動(dòng)通信設(shè)備 中，進(jìn)而促進(jìn)了基于位置服務(wù)的快速發(fā)展。移動(dòng)用戶(hù)在使用基于位置的服務(wù)時(shí)，須向服務(wù)提 供商提供自身的位置信息和查詢(xún)請(qǐng)求內(nèi)容，移動(dòng)用戶(hù)向服務(wù)器發(fā)送查詢(xún)請(qǐng)求后，服務(wù)器端 將查詢(xún)結(jié)果信息返回給移動(dòng)用戶(hù)（如圖1所示）。典型的支持位置服務(wù)的查詢(xún)技術(shù)包括最 近鄰查詢(xún)、基于范圍的最近鄰查詢(xún)、以及障礙最近鄰查詢(xún)等。一般地，被查詢(xún)對(duì)象也稱(chēng)為興 趣點(diǎn)（Points of Interest，POI)，可以是醫(yī)院、商場(chǎng)、飯店、賓館等，障礙可以是各種圍欄、 鐵路，河流和橋梁等。
[0003] 目前，主要有以下4種類(lèi)別的基于位置的查詢(xún)技術(shù)。（1)基于用戶(hù)準(zhǔn)確位置的最近 鄰查詢(xún)技術(shù)（CNN查詢(xún)方法）。現(xiàn)有技術(shù)主要采用R-tree等空間索引技術(shù)有效地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)的 最近鄰查詢(xún)。（2)基于用戶(hù)準(zhǔn)確位置的障礙最近鄰查詢(xún)技術(shù)（0NN查詢(xún)方法）?，F(xiàn)有技術(shù)采 用R-tree等空間索引技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)和障礙物進(jìn)行索引，有效地實(shí)現(xiàn)障礙空間內(nèi)點(diǎn)的最近 鄰查詢(xún)。（3)基于用戶(hù)所在區(qū)域的最近鄰查詢(xún)技術(shù)（RNN查詢(xún)方法）?，F(xiàn)有技術(shù)主要是返回 用戶(hù)所在區(qū)域中滿(mǎn)足用戶(hù)查詢(xún)要求的任一點(diǎn)的最近鄰的查詢(xún)方法。（4)支持隱私的最近鄰 查詢(xún)技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)用戶(hù)準(zhǔn)確位置進(jìn)行空間匿名后得到一個(gè)隱匿的區(qū)域，然 后將隱匿的區(qū)域發(fā)送給位置服務(wù)器進(jìn)行查詢(xún)，最終把得到的查詢(xún)結(jié)果發(fā)送給用戶(hù)，用戶(hù)根 據(jù)自己的準(zhǔn)確位置得到最終的結(jié)果。
[0004] 上述四種技術(shù)存在的問(wèn)題是不能同時(shí)支持隱私保護(hù)和障礙最近鄰查詢(xún)：一是支持 障礙最近鄰查詢(xún)的技術(shù)在處理查詢(xún)時(shí)會(huì)泄露用戶(hù)的準(zhǔn)確位置信息，比如當(dāng)用戶(hù)查詢(xún)距離自 己最近的醫(yī)院或者銀行時(shí)，不想泄露自己的準(zhǔn)確位置，但是在查詢(xún)過(guò)程中需要把自己的準(zhǔn) 確位置提供給LBS服務(wù)器，這樣很可能導(dǎo)致用戶(hù)的位置信息泄露；二是支持用戶(hù)隱私保護(hù) 的查詢(xún)技術(shù)不適用于空間中存在障礙物的情況，而障礙物在現(xiàn)實(shí)生活中普遍存在著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出支持隱私保護(hù)的障礙空間內(nèi)的區(qū)域最近 鄰查詢(xún)系統(tǒng)及方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] 支持隱私保護(hù)的障礙空間內(nèi)的區(qū)域最近鄰查詢(xún)系統(tǒng)，包括移動(dòng)終端、可信服務(wù)器 和LBS服務(wù)器；
[0008] 所述的移動(dòng)終端，用于用戶(hù)提交查詢(xún)請(qǐng)求發(fā)送至可信服務(wù)器，查詢(xún)請(qǐng)求即用戶(hù)自 身的準(zhǔn)確位置；
[0009] 所述的可信服務(wù)器，用于將用戶(hù)自身的準(zhǔn)確位置利用空間k匿名處理方法處理為 包含用戶(hù)準(zhǔn)確位置的矩形區(qū)域R，并將包含用戶(hù)準(zhǔn)確位置的矩形區(qū)域R發(fā)送至LBS服務(wù)器； 同時(shí)根據(jù)LBS服務(wù)器返回的查詢(xún)結(jié)果集Res和用戶(hù)自身的準(zhǔn)確位置，計(jì)算出查詢(xún)結(jié)果集Res 中距離用戶(hù)最近的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并利用移動(dòng)終端反饋給用戶(hù)；
[0010] 所述的LBS服務(wù)器，用于將實(shí)際地圖中的查詢(xún)目標(biāo)建筑物抽象為數(shù)據(jù)點(diǎn)，組成 數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，將障礙建筑物抽象為障礙物線(xiàn)段，組成障礙物集合，并基于障礙物線(xiàn)段構(gòu)建 QO-tree索引結(jié)構(gòu)；對(duì)于包含用戶(hù)準(zhǔn)確位置的矩形區(qū)域R，利用QO-tree索引結(jié)構(gòu)，進(jìn)行矩形 區(qū)域R內(nèi)障礙空間最近鄰查詢(xún)，將查詢(xún)得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)存入?yún)^(qū)域內(nèi)部的障礙空間最近鄰點(diǎn)查 詢(xún)結(jié)果集Res 1中；對(duì)于包含用戶(hù)準(zhǔn)確位置的矩形區(qū)域R，利用QO-tree索引結(jié)構(gòu)，進(jìn)行矩形 區(qū)域R外障礙空間最近鄰查詢(xún)，將查詢(xún)得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)存入?yún)^(qū)域外部的障礙空間最近鄰點(diǎn)查 詢(xún)結(jié)果集Res 2中；將區(qū)域內(nèi)部的障礙空間最近鄰點(diǎn)查詢(xún)結(jié)果集ResJP區(qū)域外部的障礙空間 最近鄰點(diǎn)查詢(xún)結(jié)果集Res2合并為查詢(xún)結(jié)果集Res，并發(fā)送給可信服務(wù)器；
[0011] 采用支持隱私保護(hù)的障礙空間內(nèi)的區(qū)域最近鄰查詢(xún)系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域最近鄰查詢(xún)的 方法，包括以下步驟：
[0012] 步驟I :LBS服務(wù)器將實(shí)際地圖中的查詢(xún)目標(biāo)建筑物抽象為數(shù)據(jù)點(diǎn)，組成數(shù)據(jù)點(diǎn)集 合，將障礙建筑物抽象為障礙物線(xiàn)段，組成障礙物集合，并基于障礙物線(xiàn)段構(gòu)建QO-tree索 引結(jié)構(gòu)；
[0013] 步驟1. 1 :將實(shí)際地圖中的查詢(xún)目標(biāo)建筑物抽象為數(shù)據(jù)點(diǎn)，組成數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；
[0014] 步驟1. 2 :將實(shí)際地圖中的障礙建筑物抽象為障礙物線(xiàn)段，組成障礙物集合；
[0015] 步驟1. 3 :根據(jù)障礙物線(xiàn)段中點(diǎn)的經(jīng)煒度坐標(biāo)確定區(qū)域原點(diǎn)坐標(biāo)：將障礙物線(xiàn)段 按照線(xiàn)段中點(diǎn)的經(jīng)度坐標(biāo)排序，并將中間位置的障礙物線(xiàn)段中點(diǎn)的經(jīng)度坐標(biāo)作為坐標(biāo)原點(diǎn) 的橫坐標(biāo)；再將障礙物線(xiàn)段按照線(xiàn)段中點(diǎn)的煒度坐標(biāo)排序，將中間位置的障礙物線(xiàn)段中點(diǎn) 的煒度坐標(biāo)作為原點(diǎn)的縱坐標(biāo)；
[0016] 步驟1. 4 :利用距離坐標(biāo)原點(diǎn)最近的障礙物線(xiàn)段所在直線(xiàn)和與障礙物線(xiàn)段的垂直 平分線(xiàn)將整個(gè)地圖空間劃分為四個(gè)子區(qū)域；
[0017] 步驟1. 5 :將四個(gè)子區(qū)域中的障礙物線(xiàn)段按照步驟1. 3至步驟1. 4的過(guò)程依次劃 分出其子區(qū)域，直至子區(qū)域內(nèi)沒(méi)有障礙物線(xiàn)段為止；
[0018] 步驟1.6 :以障礙物線(xiàn)段中點(diǎn)為中心構(gòu)建QO-tree索引結(jié)構(gòu)：將整個(gè)地圖空間作為 根節(jié)點(diǎn)、包含障礙物的子區(qū)域作為孩子節(jié)點(diǎn)、無(wú)障礙物的子區(qū)域作為葉子節(jié)點(diǎn)，在每個(gè)葉子 節(jié)點(diǎn)上構(gòu)建一棵R-tree，其中，每棵R-tree包含該子區(qū)域的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)、該子區(qū)域邊界的 最近鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)和最近鄰障礙物線(xiàn)段端點(diǎn)、該子區(qū)域邊界的最近鄰障礙物線(xiàn)段端點(diǎn)的最近鄰 數(shù)據(jù)點(diǎn)；
[0019] 所述的子區(qū)域邊界的最近鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)和最近鄰障礙物線(xiàn)段端點(diǎn)使用最近鄰查詢(xún)技 術(shù)中的二分遍歷方法求取，子區(qū)域邊界的最近鄰障礙物線(xiàn)段端點(diǎn)的最近鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)使用障礙 最近鄰查詢(xún)技術(shù)中的構(gòu)建可見(jiàn)圖方法求??；
[0020] 步驟2 :用戶(hù)通過(guò)移動(dòng)終端將查詢(xún)請(qǐng)求發(fā)送至可信服務(wù)器，查詢(xún)請(qǐng)求即用戶(hù)自身 的準(zhǔn)確位置；
[0021] 步驟3 :可信服務(wù)器將用戶(hù)自身的準(zhǔn)確位置利用空間k匿名處理方法處理為包含 用戶(hù)準(zhǔn)確位置的矩形區(qū)域R，并將包含用戶(hù)準(zhǔn)確位置的矩形區(qū)域R發(fā)送至LBS服務(wù)器；
[0022] 步驟4 :LBS服務(wù)器根據(jù)包含用戶(hù)準(zhǔn)確位置的矩形區(qū)域R利用QO-tree索引結(jié)構(gòu)， 進(jìn)行矩形區(qū)域R內(nèi)障礙空間最近鄰查詢(xún)，將查詢(xún)得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)存入?yún)^(qū)域內(nèi)部的障礙空間最 近鄰點(diǎn)查詢(xún)結(jié)果集Res1* ;
[0023] 步驟4. 1 :利用QO-tree索引結(jié)構(gòu)確定矩形區(qū)域R所在的子區(qū)域；
[0024] 步驟4. 2 :利用矩形區(qū)域R所在的子區(qū)域的葉子節(jié)點(diǎn)所指向的R-tree索引結(jié)構(gòu)確 定與矩形區(qū)域R疊交的最小邊界矩形MBR ;
[0025] 步驟4. 3 :將與矩形區(qū)域R疊交的最小邊界矩形MBR中包含的并位于矩形區(qū)域R中 的數(shù)據(jù)點(diǎn)存入?yún)^(qū)域內(nèi)部的障礙空間最近鄰點(diǎn)查詢(xún)結(jié)果集Res 1中；
[0026] 步驟5 :LBS服務(wù)器根據(jù)包含用戶(hù)準(zhǔn)確位置的矩形區(qū)域R利用QO-tree索引結(jié)構(gòu)， 進(jìn)行矩形區(qū)域R外障礙空間最近鄰查詢(xún)，將查詢(xún)得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)存入?yún)^(qū)域外部的障礙空間最 近鄰點(diǎn)查詢(xún)結(jié)果集Res 2* ;
[0027] 步驟5. 1 :將包含用戶(hù)準(zhǔn)確位置的矩形區(qū)域R的四個(gè)邊定義為ep，p e (1. .. 4);
[0028] 步驟5. 2 :利用QO-tree索引結(jié)構(gòu)確定邊ep的端點(diǎn)Gfia的最近鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)，u e (1、 2)；
[0029] 步驟5. 2. 1 :利用QO-tree索引結(jié)構(gòu)確定邊ep的端點(diǎn)所屬的葉子節(jié)點(diǎn)；
[0030] 步驟5. 2. 2 :利用邊ep的端點(diǎn)所在的葉子節(jié)點(diǎn)的R-tree結(jié)構(gòu)，確定該端點(diǎn)匕," 的最近鄰可見(jiàn)點(diǎn);
[0031] 步驟5.2.3 :判斷端點(diǎn)Pv的最近鄰可見(jiàn)點(diǎn)是否為障礙物線(xiàn)段端點(diǎn)，若是，則 利用其R-tree結(jié)構(gòu)找到該障礙物線(xiàn)段端點(diǎn)的最近鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)點(diǎn)TVv存入?yún)^(qū)域外 部的障礙空間最近鄰點(diǎn)查詢(xún)結(jié)果集Res2*，否則，直接將可見(jiàn)點(diǎn)ivV存入?yún)^(qū)域外部的障礙空 間最近鄰點(diǎn)查詢(xún)結(jié)果集Res2中；
[0032] 步驟6 :LBS服務(wù)器將區(qū)域內(nèi)部的障礙空間最近鄰點(diǎn)查詢(xún)結(jié)果集Res1和區(qū)域外部 的障礙空間最近鄰點(diǎn)查詢(xún)結(jié)果集Res 2合并為查詢(xún)結(jié)果集Res ;
[0033] 步驟7 :LBS服務(wù)器將查詢(xún)結(jié)果集Res發(fā)送給可信服務(wù)器；
[0034] 步驟8 :可信服務(wù)器根據(jù)查詢(xún)結(jié)果集Res和用戶(hù)自身的準(zhǔn)確位置，計(jì)算出查詢(xún)結(jié)果 集Res中距離用戶(hù)最近的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并利用移動(dòng)終端反饋給用戶(hù)。
[0035] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所述的支持隱私保護(hù)的障礙空間內(nèi)區(qū)域最近鄰查詢(xún)系 統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)了在障礙空間內(nèi)，不想泄露自己準(zhǔn)確位置的移動(dòng)用戶(hù)提出的區(qū)域最近鄰查 詢(xún)，并利用新提出的QO-tree索引機(jī)制，將障礙最近鄰查詢(xún)轉(zhuǎn)化為歐式距離的最近鄰查詢(xún)， 并有效地過(guò)濾掉不滿(mǎn)足查詢(xún)要求的結(jié)果，縮短了查詢(xún)時(shí)間，提高了查詢(xún)效率，同時(shí)保證了查 詢(xún)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中的支持隱私保護(hù)的障礙空間內(nèi)的區(qū)域最近鄰查詢(xún) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖2為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中的支持隱私保護(hù)的障礙空間內(nèi)的區(qū)域最近鄰查詢(xún) 方法的流程圖；
[0038] 圖3為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中的構(gòu)建QO-tree索引結(jié)構(gòu)的流程圖；
[0039] 圖4為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合