[发明专利]一种基于差分隐私的新型轨迹数据发布方法

权利要求书

1.一种基于差分隐私的新型轨迹数据发布方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)序列R-树(SR-树)的建立：R-树使用空间对象的最小边界矩形(Minimum BoundingRectangle，MBR)来进行区域的划分以及R-树的建立，根据轨迹的特性，采用度量轨迹相似性的方法替代寻找MBR来划分轨迹和建立SR-树，每个节点中存放道路序列，其实现方法包括：

(1-1)初始化：对于轨迹数据库中的所有轨迹，首先将相同的轨迹划分到同一轨迹组，并对移动对象计数；每一个树的节点为tr(v)，atr(v)，c(tr)，c(atr)的形式存放数据，其中tr(v)表示道路序列，atr(v)表示敏感特征，c(tr)表示该道路序列上的移动对象计数，c(atr)表示对敏感特征的计数；每个树的节点至少有m个索引记录，至多M个索引记录，且m≤M/2，然后任意选取轨迹数据库中的一条轨迹，调用插入函数构建SR-树；

(1-2)选择合适的叶子节点：当新的轨迹数据加入时，需要选择合适的叶子节点将此新的轨迹数据插入其中；首先从根节点开始向下选择，如果到叶子节点就返回该叶子节点；如果是非叶子节点，则遍历该节点中的所有索引轨迹序列，比较索引轨迹序列和新轨迹数据序列的相似程度，选择相似性值最大的节点，继续向下重复上述步骤；

(1-3)节点分裂：如果当前要插入的节点中的索引记录已满，则需要将节点分裂为两个节点；即将两个相似程度最低的两个索引记录分别放到两个节点中，对于其余的节点分别插入到与之相似程度大的节点中；然后向上更新父节点的道路记录；

(1-4)更新父节点：更新父节点中指向该节点的索引记录；该索引记录的道路序列应当更新为子节点中所有索引记录中的道路序列，并不断的更新到根节点停止；此外，若叶子节点刚刚发生分裂，则需要建立一个新的索引记录来放进父节点，若父节点存在空间，则直接加入；若没有空间，则继续分裂父节点，重复上述更新操作；如果分裂向上传播到了根节点，那么需要重新创建一个新的根节点，并且让他的两个孩子节点分别为原来分裂后的两个节点；

(2)采用差分隐私方法对轨迹数据加入噪音：为了保护轨迹发布的隐私以及保证轨迹数据发布后的质量，对(1)中建立SR-树添加噪音后发布路网空间的位置轨迹数据，用差分隐私技术分别对位置和非位置轨迹数据添加噪音，抵制非位置敏感属性的关联攻击，保护轨迹隐私；

(3)数据一致性处理：针对拉普拉斯噪音对数据造成不一致的现象，对轨迹数据进行一致性处理，其实现方法包括：

(3-1)一致性限制条件：由于添加到计数值中的拉普拉斯噪音是独立同分布的，为了保证发布后的数据有意义，对添加噪音后的轨迹数据进行一致性处理；给定SR-树中，在进行一致性处理时还需要满足：对于任何经过SR-树中根节点到叶子的某段路径p，则有其中，v_i是v_i+1孩子的一个节点，|C(v_i)|表示节点v_i上的移动对象计数；对于每个节点v，则有|C(v)|＝∑_{u∈chrildren(v)}|C(u)|，即每个父节点的移动对象计数等于所有子节点的移动对象计数之和；

(3-2)调整噪音SR-树中的各个节点上移动对象的数量：为了使得SR-树满足一致性限制条件，提高轨迹数据发布后的准确率，通过约束推理技术来调整噪音SR-树中的各个节点上移动对象的数量以遵循一致性限制条件。

2.根据权利要求1所述的基于差分隐私的新型轨迹数据发布方法，其特征在于，步骤(2)采用差分隐私方法对轨迹数据加入噪音，其实现方法包括：

(2-1)建立SR-树索引结构并均分隐私预算：由于处理的对象是某个时间段的轨迹数据集，首先根据SR-树的建立方法，将轨迹数据集建立成一棵SR-树索引结构，然后根据差分隐私的顺序组合性质，将隐私预算ε平均分成若干份，每份大小为其中h为树的高度；

(2-2)遍历SR-树并对轨迹数据添加噪声：遍历SR-树的每一层，对于SR-树上的每一层，判断该轨迹数据是位置轨迹数据还是非位置轨迹数据，如果是位置轨迹数据，计算该位置序列上移动对象的计数值，并对该计数值添加噪音；如果是非位置轨迹数据，则统计其计数，也对其添加噪音，噪音SR-树分别对位置轨迹数据和非位置轨迹数据添加了噪音，保护移动对象的轨迹隐私。