[发明专利]一种基于缓存的位置隐私保护方法

摘要

本发明提供了一种基于缓存的位置隐私保护方法，根据移动用户当前位置缓存不久的将来使用可能性很高的信息点数据，客户端首先检索本地缓存来解决用户查询，缓存未命中再发送查询给LBS服务器，加快查询处理速率，同时减少客户端与服务器的通信频率，增强了用户隐私保护；本发明还提供了一种适用于缓存的距离层次树索引结构和最远距离置换算法，能够有效提高缓存检索速率，以及增加缓存命中率。而且该方法实现过程简单、易操作。

主权项

1.一种基于缓存的位置隐私保护方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1：客户端使用一种距离层次树索引结构创建本地缓存的所有POI对象的索引；所述客户端是用户移动智能设备上安装的位置服务相关的应用程序；所述本地缓存是智能设备上的一块容量有限的存储空间，客户端可以在其上存储POI对象数据；所述POI对象是信息点数据，POI是信息点，每个POI对象包含该信息点的名称、经纬度信息和地址描述等，用户发送位置相关查询就是请求这些信息点数据；所述客户端使用一种距离层次树索引结构创建本地缓存POI对象的索引，距离层次树是在R‑tree数据结构的基础上，将POI对象与客户端之间的距离纳入考虑而设计出的一种适用于LBS环境的POI对象索引结构。距离层次树有三层结构，对应三种节点：根节点Root，非叶子节点non‑Leaf，叶子节点Leaf。每个Leaf节点存储一个POI对象，位置相邻的Leaf节点聚集为一个父节点non‑Leaf，non‑Leaf节点不存储POI对象，只存储指向其孩子节点Leaf的指针。所有non‑Leaf节点最后聚集为一个根节点root，root节点拥有指向所有non‑Leaf节点的指针。距离层次索引树的每层节点是按照距离用户位置的远近顺序由近到远构建，也就是每个父亲节点的左边孩子节点距离用户较近，右边孩子节点距离用户较远；步骤2：用户通过只能设备定位功能获取当前所在位置信息，然后使用客户端发送空间查询请求Query；所述空间查询请求是LBS服务环境中典型的两种查询请求，K最近邻查询和范围查询，K最近邻查询是查询距离用户位置最近的K个某类型的POI对象，范围查询是查询某个位置范围内的所有某类型POI对象；步骤3：客户端根据用户的空间查询请求，使用距离层次树索引检索本地缓存中的POI对象，找出满足用户请求的POI对象Oi，放入结果集合Result＝{…Oi}，然后将结果集合中的POI对象呈现给用户，至此查询处理结束；如果本地缓存中没有满足用户请求的POI对象，则进入步骤4；步骤4：客户端使用匿名算法创建一个范围明确的区域作为匿名区域，将用户的真实位置隐藏在匿名区域内；所述匿名区域是一个矩形区域，代表地图上的一个地理区域，用户所在位置是匿名区域内的某个位置；所述匿名算法是客户端根据用户设置的隐私等级决定匿名区域的四个定点的位置；步骤5：客户端将用户查询请求Query封装为新查询请求Querynew，将步骤4中的匿名区域作为Querynew的查询区域，然后发送Querynew给LBS服务器；所述新查询请求Querynew是在用户原始查询请求Query的基础上扩大了查询区域，目的是隐藏用户的真实位置，同时向LBS服务器获取更多POI对象数据；所述LBS服务器是位置服务供应商提供的服务器，用来向用户提供位置相关服务；步骤6：LBS服务器接收客户端查询请求Querynew，查询POI数据库获取满足Querynew的POI对象Oj，将这些满足要求的POI对象加入候选结果集合Resultcndt＝{…Oj}，然后LBS服务器Resultcndt返回给客户端；所述POI数据库是LBS服务器内部的数据库，存储了该服务器覆盖区域内几乎所有的POI对象，LBS服务器利用POI数据库响应用户的位置相关查询请求；所述候选结果集合Resultcndt是查询请求Resultcndt的查询结果，集合的每个元素Oj代表一个满足Querynew要求的POI对象，候选结果集合是用户将来发出的查询可能会使用的POI对象集合；步骤7：客户端接收LBS服务器返回的候选结果集合Resultcndt，根据用户查询请求，从候选结果集Resultcndt筛选出精确结果集合Result；步骤8：客户端将步骤7中得到的精确结果集合Result中的POI对象数据展示给用户；步骤9：客户端更新本地缓存，将候选结果集Resultcndt中的POI对象存入本地缓存，以备将来使用；步骤9.1：客户端从候选结果集合Resultcndt中顺序选择一个POI对象Oj；步骤9.2：遍历本地缓存的距离层次树索引，判断本地缓存中是否已经存储有该POI对象Oj；如果存在，则使用Resultcndt中的Oj替换本地缓存原有的POI对象，进入步骤9.5；如果不存在，则进入步骤9.3；步骤9.3：判断本地缓存的可用空间是否足够存储新的POI对象Oj，如果空间足够，则将新POI对象存储到本地缓存；如果空间不足，则使用最远置换算法释放缓存空间，然后存入新POI对象；步骤9.4：更新本地缓存的距离层次树索引，将新POI对象的索引节点插入距离层次树；步骤9.5：判断Oj是否为候选结果集合Resultcndt的最后一个元素；如果是，则更新结束；反之，则返回步骤9.1。