基于GPS轨迹的矢量路网地图自动生成方法

提出一种基于GPS探测车轨迹的大规模矢量路网地图自动生成方法.该方法不需要路网地图的基图,可以只利用GPS探测车在路网中的行驶轨迹,自动将实际路网的真实拓扑结构反映在数字地图上.该方法分三个步骤:首先,实现GPS探测车轨迹数据的大地经纬度坐标到地图城建坐标的转换;然后,利用坐标转换后的GPS轨迹数据生成路网栅格地图;最后,将已生成的栅格路网地图进行矢量化处理.采用真实GPS探测车轨迹数据进行的实际路网自动生成实验表明,该方法能够成功地通过GPS轨迹自动生成路网地图,生成的矢量路网数字地图具有较高的精确度,可以满足交通诱导和汽车导航等系统中数字地图及时、自动更新的应用需求.     

一种基于轨迹大数据离线挖掘与在线实时监测的出租车异常轨迹检测算法

以防止出租车欺诈绕路为例,提出一种基于出租车GPS时空轨迹数据离线挖掘与在线实时检测相结合的异常轨迹检测算法,获得快速反馈实时检测的结果.首先,将路网地图进行网格化切分并编号,用Pathlet方法优化常用的以GPS点组成的轨迹序列,并将轨迹通过匹配、补全等处理变换为Pathlet序列.然后,从大量出租车历史数据中,获得轨迹的Pathlet序列,并聚类得到起点与终点之间正常的K类轨迹.当实时轨迹需要被检测时,便与K类正常轨迹进行匹配,只需计算两段Pathlet序列的编辑距离,并同时考量时间和空间两个维度设定合理阈值,判断是否抛出异常.最后,基于北京地区2011年3月到5月出租车GPS轨迹的真实数据集进行了大量实验,对比了相关工作,印证了所提出算法的有效性和高效性.     

位置服务中连续查询隐私保护的动态规划算法

针对基于位置服务中连续查询可能存在的隐私泄露问题,提出基于历史轨迹的连续查询隐私保护匿名算法.首先针对传统基于贪心策略的两条轨迹匿名算法无法保证全局最小轨迹扭曲度的不足,设计出可保证全局最优的两条轨迹匿名动态规划算法,找出历史轨迹与连续查询所对应的基轨迹之间的最优配对方案;然后在此基础上提出可有效保护连续查询隐私的轨迹匿名算法.对本文算法与同类算法在发布轨迹数据质量上进行实验比较分析,仿真实验结果表明本文算法是有效可行的.     

车辆轨迹地图匹配异常成因辨识方法

车辆轨迹地图匹配异常指轨迹被匹配到不合理的地图路段,其主要成因可归纳为物理遮挡、地图路段缺失和复杂路网。针对这一现象,提出一种数据驱动的匹配异常轨迹段快速识别和成因归类方法。首先归纳不同成因导致的地图匹配异常数据特征,并构建表征指标;其次提出车辆轨迹分段方法,区分正常和异常的地图匹配轨迹段;进而建立基于随机森林的地图匹配异常轨迹段成因分类方法;最后通过上海市地图路网和出租车营运轨迹数据验证方法的有效性。验证表明,提出的方法准确率达93.5%,可有效辨识物理遮挡、社区路段缺失和复杂路网三种成因,同时具有较好的区域可迁移性。     

一种基于最小支持度的轨迹隐私保护方法

为提高发布轨迹数据的隐私保护程度和数据可用效率,提出了一种基于最小支持度的轨迹数据隐私保护方法support-set.在满足最小支持度的条件下,使用距离最近的归纳化集合代替真实的位置点,通过最小化原始轨迹数据库和匿名化处理后的轨迹数据库之间的距离,能够保护用户的隐私信息和提高数据的可用性.最后,通过实验验证了提出方法的可行性和有效性.     

基于离散Fréchet距离的地图匹配方法

针对离散Fréchet距离可以用于近似估计Fréchet距离且易于计算的特点,文章引入了离散Fréchet距离来判别轨迹曲线与路网路径的曲线间的距离,提出了一种基于离散Fréchet距离的全局地图匹配方法,并使用基于云模型的不确定性推理方法,实现全球定位系统(global positioning system,GPS)轨迹数据的全局地图匹配,并验证了该算法的有效性和实用性。     

路径诱导系统中综合地图匹配算法的研究

地图匹配算法对于车辆路径诱导和实时轨迹回放具有重要的应用,为了提供连续、精确和可靠的车辆行驶路段位置,利用定位传感器输出车辆运行位置信息,结合高精度空间道路网络数据,提出新的综合地图匹配算法.该算法不受地理环境的约束,能有效地修正传感器的定位误差,提高车辆定位精度.实际道路测试证明,该算法比现有地图算法更高准确度和实时性,尤其是在十字路口有更好匹配效果.     

面向路网环境速度预测攻击的隐私保护

针对路网环境中攻击者利用速度预测获得用户位置隐私的问题,提出了一种提高当前路段查询密度值的密度压缩算法。该算法在用户真实位置附近添加大量噪声用户,通过噪声用户影响当前路段查询密度,进而降低速度预测的准确性,破坏攻击者通过概率转移矩阵预测用户行驶速度的攻击行为,以此保护用户在路网环境中的位置轨迹隐私。该算法通过密度压缩使真实用户和噪声用户表现出相同速度,提高了真实用户与噪声用户之间的相似程度,降低了噪声用户被识别的机率,进一步隐藏了真实用户。实验结果表明,与其他主流算法相比,密度压缩算法能够更有效地抵抗基于速度预测的攻击行为,具有更好的隐私保护能力。在执行时间和隐私保护成功率等方面的实验结果进一步表明,该算法更适合在路网环境下提供隐私保护服务,具有广阔的应用前景。     

基于电子收费数据的车辆轨迹匹配

为充分利用ETC门架采集的数据对高速公路运营管理提供支撑,实现车辆轨迹地图匹配,本文结合图论理论,基于车辆ETC门架数据设计Floyd算法还原车辆行驶路径。首先,对路径匹配系统需求进行分析,介绍ETC联网收费系统的组成和功能、讨论ETC门架系统的组成、布局以及工作流程。其次,分析车辆行驶ETC门架数据,提取与研究相关的字段信息并进行数据预处理,从而将门架信息匹配到了实际路网地图上。第三,设计车辆路径匹配的算法,在路径信息不完整的情况下,根据Floyd算法得出的最短路径矩阵,使用matlab运行程序,得到拟合的车辆行驶全程路径。最后,开展多场景下的基于ETC数据的车辆轨迹匹配案例验证。分别按照车辆经过的门架信息数据完整、经过门架信息数据在高速公路互通处缺失、不在互通处缺失、数据大量缺失四种类型的场景下,使用算法得到车辆行驶的完整路径,完成了多场景下车辆轨迹的地图匹配,从而实现后续的车辆完整路径下的计费。     

基于LBS的连续查询位置隐私保护模型的动态规划算法

针对现有的算法大多都是静态位置隐私保护的,如果将静态算法应用于动态的连续查询中,会导致位置隐私泄露,提出了一种基于连续查询的动态规划改进算法,旨在保护用户的位置隐私,仿真实验结果证明:该算法在匿名处理时间、匿名成功率和轨迹扭曲度等方面优于现有算法.     

基于密度的噪声应用空间聚类算法的差分隐私轨迹保护机制

目前大多数的轨迹隐私保护方法对轨迹的形状相似性考虑并不充分,并且容易忽略各轨迹点之间的时序相关性,导致生成的干扰轨迹可用性不高。为了解决这些问题,提出了一种基于密度聚类算法(density based spatial clustering of application with noise, DBSCAN)的差分隐私轨迹保护机制。首先,使用DBSCAN算法对数据进行聚类分析,降低数据集中噪声点对聚类效果的影响;其次,根据用户活动轨迹点的时序关系,生成位置转移概率矩阵,利用差分隐私的方法确保生成的干扰轨迹点与真实轨迹点具有相似的位置转移概率;最后综合考虑差分隐私预算和弗朗明歇距离(Fréchet distance)对轨迹相似性的影响,选取位置干扰点。通过仿真实验分析,本文的方案在效率上具有明显的优势,并且生成的干扰轨迹与真实的位置轨迹相比具有较高的形状相似性。     

组移动模式挖掘中轨迹聚类的置信区间法

在借鉴空间数据挖掘技术的基础上,定义了移动对象轨迹之间的时态距离和平均距离,提出了标准差法和置信区间法两种轨迹聚类算法。两种方法能够找出所有具有相似轨迹的对象对,在不同距离采样点数的基础上配合使用两种方法能够明显降低轨迹聚类算法的时间复杂度。基于标准差法和置信区间法的轨迹聚类算法在仿真数据集和真实数据集进行了验证。表明两种方法能够为其他轨迹聚类算法进行数据筛选,筛选后的数据量将大大减少,从而可提高算法效率。     

A Random Anonymity Framework for Location Privacy

Location k-anonymity techniques typically use anonymous spatial region to ensure privacy. But these solutions are vulnerable to multiple queries attacks and inference attacks. Failing to account for the obstacle in geographic space is a severe problem since adversaries will surely regard these constraints. A novel framework is proposed to enhance location-dependent queries, based on the theoretical work of k-anonymity and Voronoi diagrams, allows a user to express service requirement and privacy requirement by specifying a region and an appropriate value of k. A trusted anonymity server form a restricted set(k, r, s), which is composed of a number of discrete points to meet the requirements for location k-anonymity and location l-diversity. The location-based services(LBS) server implements an efficient algorithm for continuous-region-query processing. Simulation results demonstrated that the framework is superior to previous works in terms of privacy. Moreover, discreteness and randomness of the anonymous set are conducive to resisting location tracking attacks.     

基于时空相关性的传感器网络数据压缩算法

针对当前传感器网络数据压缩算法存在压缩比率低、 数据变形严重等缺陷, 为提高传感器网络数据传输的实时性, 提出一种基于时空相关性的传感器网络数据压缩算法. 首先采集传感器网络原始数据, 采用空间变换技术从空间上分析传感器网络数据之间的相关性, 进行去噪处理, 减少噪声所占的空间资源; 然后根据传感器网络数据的时间相关性, 引入压缩感知算法对空间系数进行压缩处理, 减少传感器网络数据冗余; 最后通过仿真实验分析传感器网络数据压缩算法的性能. 仿真实验结果表明, 相对于其他传感器网络数据压缩算法, 该算法可在不损失传感器网络数据信息的条件下, 提高传感器网络数据压缩比率, 同时获得更快的传感器网络数据压缩速度, 减少传感器网络通信压力.     

实时异常轨迹检测方法及其应用

利用内置GPS的移动终端可以获取移动对象的运动轨迹,可用于分析移动对象的运动行为.在公共交通、医疗监护、物流运输等应用领域,移动对象的运动轨迹受路网约束且大多需要预先设定.考虑到偏离预先设定的正常轨迹可能预示着某种异常,及时准确地进行异常轨迹检测是非常必要的.从时间序列分析的角度,提出一种实时异常轨迹检测算法,在预先设...     

基于空间结构约束的改进迭代最近点影像配准

提出了一种改进的基于空间结构约束的迭代最近点(ICP)影像配准方法.该方法通过结合特征点的空间结构相似性和特征相似性获得特征点的匹配矩阵,其中特征相似性通过特征点的局部特征描述算子进行计算,空间相似性则通过特征点的空间位置进行计算.特征点之间的空间结构相似性不仅包括了对应特征点之间的空间距离,还包含了特征点到邻近特征点的空间距离.在匹配过程中,分别从参考影像和待配准影像的角度出发,实现了匹配的对称性处理.通过对具有不同影像特征的真实遥感影像进行实验,结果表明该算法具有较高的配准精度.     

基于时空混沌序列的数字图像加密方法

研究时空混沌的单向耦合映象格子模型,由该模型产生时空混沌序列并结合数字图像的特点及图像压缩技术,实现对数字图像的加密和解密,实验结果表明,该方案保密性好、实用性强.同时,分析了该时空混沌数字图像加密方法应用于多媒体视频通讯的前景.     

出租车GPS数据轨迹化方法研究

为提高出租车行业理论研究与实际应用的GPS轨迹数据质量,针对原始的出租车GPS数据,提出一套考虑出租车行业特性的完整的GPS数据轨迹化方法。分析了哈尔滨市出租车GPS数据的采样率、误差及与路网的匹配情况;提出一种考虑车头朝向、临近距离、路段连通性及转弯限制四种权重的拓扑地图匹配算法;提出一种出租车出行轨迹识别方法,并在此条件下建立了出租车GPS轨迹的存储结构模型。结果表明,提出的地图匹配算法有较高的准确率,能够满足理论研究及实践应用的需要;而轨迹识别方法及存储模型在实际中成功应用,为哈尔滨市出租车智能管理调度平台提供数据支撑。     

Providing Location-Aware Location Privacy Protection for Mobile Location-Based Services

Location privacy has been a serious concern for mobile users who use location-based services provided by third-party providers via mobile networks. Recently, there have been tremendous efforts on developing new anonymity or obfuscation techniques to protect location privacy of mobile users. Though effective in certain scenarios, these existing techniques usually assume that a user has a constant privacy requirement along spatial and/or temporal dimensions, which may be not true in real-life scenarios. In this paper, we introduce a new location privacy problem: Location-aware Location Privacy Protection(L2P2) problem, where users can define dynamic and diverse privacy requirements for different locations. The goal of the L2P2 problem is to find the smallest cloaking area for each location request so that diverse privacy requirements over spatial and/or temporal dimensions are satisfied for each user. In this paper, we formalize two versions of the L2P2 problem, and propose several efficient heuristics to provide such location-aware location privacy protection for mobile users. Through extensive simulations over large synthetic and real-life datasets, we confirm the effectiveness and efficiency of the proposed L2P2 algorithms.     

一种基于HMM模型改进的地图匹配算法

针对轨迹数据在线地图匹配中难以同时保障算法的准确率和时间效率的问题, 提出一种基于隐马尔科夫模型(HMM)改进的在线地图匹配算法, 并提出综合距离因素和方向因素计算发射概率的方法。与其他全局或者局部算法的不同之处在于, 改进的在线地图匹配算法引入可靠点进行轨迹分割, 减少了转移概率的计算和匹配结果的输出延时。用西雅图市浮动车的轨迹数据进行算法的实验验证, 结果表明, 与传统的HMM地图匹配算法相比, 改进的算法在准确率和时间效率上更优, 能够满足在线地图匹配的需求。