[发明专利]一种基于差分隐私保护的轨迹数据发布方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于差分隐私保护的轨迹数据发布方法及系统，方法通过获取一组目标个体的原始轨迹，然后根据原始轨迹获取一组目标泛化轨迹，并获取各目标泛化轨迹的计数，基于目标泛化轨迹的计数值构建填充计数矩阵，通过对该填充计数矩阵中的元素进行哈尔小波变换并添加拉普拉斯噪声，以获取重构计数矩阵，通过对重构计数矩阵进行一致性约束进而获取目标泛化轨迹计数矩阵。本发明提供的方法及系统，在保障数据可用性的前提下提高了轨迹数据的隐私保护程度。

技术领域

本发明涉及轨迹隐私保护技术领域，具体涉及一种基于差分隐私保护的轨迹数据发 布方法及系统。

背景技术

轨迹大数据是时空大数据的一个重要分支，由一系列带时间戳的坐标构成，时空序 列性是它相较于一般的时空大数据得以区别出来的一个显著特征。现如今移动互联网和 基于位置的服务(Location Based Service，LBS)得到了长足的发展，每时每刻都在 在产生轨迹数据。轨迹大数据蕴含着帮助社会解决交通、环境和资源等人类发展带来的 问题的潜力。在可以提供很大便利的同时，不幸的是它对用户的隐私构成了相当大的潜 在威胁。轨迹数据通常包含有关用户的敏感信息，海量的轨迹数据中包含着的是用户的 行为特征、个人爱好、健康状况和社会关系等隐私信息，肆意的发布和使用潜存着极大 的隐私暴露的风险。2014年数据科学家Tocher仅仅凭借公开数据和公开新闻上的知名 人士搭乘出租车的照片识别出了其行程的起/终点甚至是费用。

任何不经处理的轨迹数据发布都有可能会给用户带来灾难性的后果。潜在的隐私泄 露风险导致，无论是重视隐私保护的用户还是公司两方面都不愿提供和发布轨迹数据，这大大限制了学界分析研究轨迹数据，分析造福公众的有价值信息的能力。实际上，在 没有任何保护的情况下的确只有很少的轨迹数据被发布出来。因此，迫切需要一种在保 障数据可用性的前提下，能够有力保护隐私的轨迹数据发布方案。

发明内容

发明目的：本发明提供一种在保障数据可用性的前提下，隐私保护程度高的轨迹数 据发布方法及系统。

技术方案：本发明提供的基于差分隐私保护的轨迹数据发布方法，用于获取在预设 时间段内目标群体在目标区域中移动的泛化轨迹、及泛化轨迹的计数，所述目标群体包括多个目标个体；方法包括如下步骤：

步骤1：获取预设时间段内各目标个体在目标区域中的移动轨迹，将其作为原始轨迹；然后进入步骤2；

步骤2：获取各原始轨迹分别在预设时间段内各预设时间戳下的位置坐标；

针对各原始轨迹上的所有位置坐标，按时间戳进行划分，获取各时间戳分别所对应 的位置坐标集合；

分别针对各位置坐标集合，将其作为待处理集合，对待处理集合中的各个坐标进行 聚类，获取该待处理集合所对应的各个簇，进而获取各位置坐标集合所对应的簇；

沿时间顺序，依次连接各时间戳所对应的簇的簇心，进而获取一组泛化轨迹，提取其中与各原始轨迹相对应的泛化轨迹，将其作为原始泛化轨迹，剩余的作为备用泛化轨迹；

然后进入步骤3；

步骤3：基于与各原始轨迹相对应的泛化轨迹，获取其中彼此不相同的各原始泛化轨迹，将其作为非重复原始泛化轨迹，获取各非重复原始泛化轨迹的个数；自各备用泛 化轨迹中随机选取预设个数的泛化轨迹作为填充泛化轨迹：将各填充泛化轨迹的计数赋 值为零；将填充泛化轨迹和非重复泛化轨迹共同作为目标泛化轨迹，基于目标泛化轨迹 的计数构建填充计数矩阵M₍₁₎；基于差分隐私噪声生成算法对填充计数矩阵M₍₁₎进行哈 尔小波变换并添加拉普拉斯噪声，获取重构计数矩阵M'；对重构计数矩阵M'进行一致 性约束进而获取目标泛化轨迹计数矩阵M”。

作为本发明的一种优选方案，在步骤3之后，所述方法还包括：

步骤4：将目标泛化轨迹和目标泛化轨迹计数矩阵M”一起发布。