基于位置的移動(dòng)信息服務(wù)技術(shù)與應(yīng)用研究.pdf

1、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的迅猛發(fā)展為移動(dòng)設(shè)備提供了準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的位置信息，也促進(jìn)了基于位置服務(wù)的廣泛應(yīng)用。隨著智能移動(dòng)終端代替?zhèn)€人計(jì)算機(jī)成為人們上網(wǎng)使用最多的信息設(shè)備，基于位置的移動(dòng)信息服務(wù)將成為最流行的移動(dòng)信息服務(wù)之一。從應(yīng)用的角度看，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，海量數(shù)據(jù)和海量用戶是各類服務(wù)的主要特征，每個(gè)用戶既是數(shù)據(jù)的消費(fèi)者也是數(shù)據(jù)的產(chǎn)生者?；谖恢玫囊苿?dòng)信息服務(wù)的本質(zhì)也是借助位置幫助海量的用戶更好的利用各種數(shù)據(jù)，主要包括位置數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、索引，基于位

2、置數(shù)據(jù)的信息查詢、共享，結(jié)合外部信息和位置的推薦、挖掘服務(wù)等等。解決大規(guī)模位置服務(wù)中出現(xiàn)的與規(guī)模增長(zhǎng)、模式創(chuàng)新相關(guān)的技術(shù)挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)更加智能、實(shí)用的新服務(wù)，即是開展本課題研究的基本動(dòng)機(jī)。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、呕跁r(shí)空范圍查詢開銷模型設(shè)計(jì)了負(fù)載自適應(yīng)的時(shí)間、空間八叉樹索引（Adaptive ocTree based Trajectory Index，ATTI）；同時(shí)，采取共享節(jié)點(diǎn)的虛擬八叉樹森林實(shí)現(xiàn)了低開銷的查詢區(qū)域自適應(yīng)?；?/p>

3、微軟GeoLife工程的真實(shí)數(shù)據(jù)集進(jìn)行的測(cè)試結(jié)果表明：ATTI索引在處理時(shí)空范圍查詢時(shí)，查詢時(shí)延低于TrajStore嵌套索引查詢處理時(shí)延的40％?；谖恢玫男畔⒐蚕硎且环N基于位置的基礎(chǔ)服務(wù)，也是其它高級(jí)、智能服務(wù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前基于絕對(duì)位置更新的信息共享機(jī)制存在嚴(yán)重的空間冗余和內(nèi)容冗余問(wèn)題，增加了系統(tǒng)開銷，降低了系統(tǒng)的可用性。因此，本文提出冗余削減的按需服務(wù)策略，采用基于網(wǎng)格劃分的信息索引機(jī)制（Grid-based

4、 Index Mechanism，GIM）實(shí)現(xiàn)按需的位置更新，降低頻繁位置更新導(dǎo)致的系統(tǒng)開銷；采用基于分類的信息定制機(jī)制（Class-based Information Selection Mechanism，CISM）實(shí)現(xiàn)客戶根據(jù)個(gè)性化需求選擇信息的按需信息共享，降低無(wú)關(guān)信息共享導(dǎo)致的系統(tǒng)開銷。實(shí)驗(yàn)表明，冗余削減的按需服務(wù)策略可以極大的消減冗余信息共享帶來(lái)的系統(tǒng)負(fù)載，節(jié)約大約70%的位置更新引發(fā)的通信開銷，在信息分布不均勻的應(yīng)用中性能

5、提升更加明顯。
　?、莆恢眯畔⒎?wù)的繁榮得益于各種各樣的位置服務(wù)提供商。但在現(xiàn)實(shí)世界中，總存在一些惡意系統(tǒng)盜取用戶的位置信息，侵犯用戶的位置隱私。位置服務(wù)類型及其隱私保護(hù)策略的多樣性使得服務(wù)器端兼容所有策略的隱私查詢處理算法極其復(fù)雜且效率低下，從而使服務(wù)器成為整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸?，F(xiàn)有的隱私保護(hù)策略大多采用偽造位置或者模糊區(qū)域代替請(qǐng)求者真實(shí)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)位置隱私保護(hù)的目的。基于區(qū)域和偽造節(jié)點(diǎn)的查詢請(qǐng)求增加了其處理的難度也會(huì)導(dǎo)致查詢結(jié)果的錯(cuò)誤

6、。本文針對(duì)以上兩個(gè)難題，設(shè)計(jì)了PPSQP（Privacy Protected Spatial Query Processing method，PPSQP）算法，該算法能夠在沒(méi)有服務(wù)器支持的情況下，獲得正確的查詢結(jié)果。基于數(shù)學(xué)結(jié)論的支持，此算法將一個(gè)隱私保護(hù)的kNN查詢（k Nearest Neighborhood query，kNN）轉(zhuǎn)化為一個(gè)基于偽造位置的普通kNN查詢和一個(gè)普通的范圍查詢來(lái)處理，既保護(hù)了用戶的位置隱私也避免了隱私保護(hù)

7、策略對(duì)服務(wù)器端查詢處理算法的修改需求。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PPSQP算法能夠在沒(méi)有服務(wù)器支持的情況下實(shí)現(xiàn)隱私保護(hù)查詢的有效處理，尤其適用于目標(biāo)位置分布較稀疏的應(yīng)用場(chǎng)景。
　?、腔谖恢玫囊苿?dòng)服務(wù)智能化是大勢(shì)所趨。作為一個(gè)演示示例，本文結(jié)合智能化行程推薦應(yīng)用探討了如何結(jié)合社交網(wǎng)絡(luò)和時(shí)空數(shù)據(jù)構(gòu)建智能化應(yīng)用。人類活動(dòng)行程的制定往往基于寬泛的最初意向，通過(guò)綜合考慮各種約束條件加以優(yōu)化而完成。當(dāng)前，基于旅游景點(diǎn)名稱查找的行程制定方法，不

8、支持用戶一次性提交多個(gè)具有時(shí)序關(guān)系的寬泛出行意向，更不能同時(shí)為多個(gè)地理位置點(diǎn)提供詳細(xì)的最優(yōu)駕車方案。本文基于位置社交網(wǎng)絡(luò)信息和車輛歷史軌跡數(shù)據(jù)，探索了支持用戶多個(gè)模糊意向輸入的泛化行程推薦框架，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于分類樹的地理位置點(diǎn)（Point of Interest，POI）查詢策略和算法，并提出了基于Voronoi圖的GPS軌跡分析模型，聯(lián)合社會(huì)網(wǎng)絡(luò)和語(yǔ)義交通信息圖進(jìn)行行程的推薦。實(shí)驗(yàn)表明，推薦結(jié)果具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
　?、葘?duì)全