基于位置的移動信息服務技術(shù)與應用研究.pdf

1、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的迅猛發(fā)展為移動設(shè)備提供了準確、實時的位置信息，也促進了基于位置服務的廣泛應用。隨著智能移動終端代替?zhèn)€人計算機成為人們上網(wǎng)使用最多的信息設(shè)備，基于位置的移動信息服務將成為最流行的移動信息服務之一。從應用的角度看，在大數(shù)據(jù)時代，海量數(shù)據(jù)和海量用戶是各類服務的主要特征，每個用戶既是數(shù)據(jù)的消費者也是數(shù)據(jù)的產(chǎn)生者?；谖恢玫囊苿有畔⒎盏谋举|(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、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、挖掘服務等等。解決大規(guī)模位置服務中出現(xiàn)的與規(guī)模增長、模式創(chuàng)新相關(guān)的技術(shù)挑戰(zhàn)，設(shè)計更加智能、實用的新服務，即是開展本課題研究的基本動機。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、呕跁r空范圍查詢開銷模型設(shè)計了負載自適應的時間、空間八叉樹索引（Adaptive ocTree based Trajectory Index，ATTI）；同時，采取共享節(jié)點的虛擬八叉樹森林實現(xiàn)了低開銷的查詢區(qū)域自適應。基于

3、微軟GeoLife工程的真實數(shù)據(jù)集進行的測試結(jié)果表明：ATTI索引在處理時空范圍查詢時，查詢時延低于TrajStore嵌套索引查詢處理時延的40％?；谖恢玫男畔⒐蚕硎且环N基于位置的基礎(chǔ)服務，也是其它高級、智能服務實現(xiàn)的基礎(chǔ)。通過實驗和觀察發(fā)現(xiàn)，當前基于絕對位置更新的信息共享機制存在嚴重的空間冗余和內(nèi)容冗余問題，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策略，采用基于網(wǎng)格劃分的信息索引機制（Grid-based

4、 Index Mechanism，GIM）實現(xiàn)按需的位置更新，降低頻繁位置更新導致的系統(tǒng)開銷；采用基于分類的信息定制機制（Class-based Information Selection Mechanism，CISM）實現(xiàn)客戶根據(jù)個性化需求選擇信息的按需信息共享，降低無關(guān)信息共享導致的系統(tǒng)開銷。實驗表明，冗余削減的按需服務策略可以極大的消減冗余信息共享帶來的系統(tǒng)負載，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用中性能

5、提升更加明顯。
　?、莆恢眯畔⒎盏姆睒s得益于各種各樣的位置服務提供商。但在現(xiàn)實世界中，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。位置服務類型及其隱私保護策略的多樣性使得服務器端兼容所有策略的隱私查詢處理算法極其復雜且效率低下，從而使服務器成為整個系統(tǒng)的瓶頸。現(xiàn)有的隱私保護策略大多采用偽造位置或者模糊區(qū)域代替請求者真實位置來實現(xiàn)位置隱私保護的目的。基于區(qū)域和偽造節(jié)點的查詢請求增加了其處理的難度也會導致查詢結(jié)果的錯誤

6、。本文針對以上兩個難題，設(shè)計了PPSQP（Privacy Protected Spatial Query Processing method，PPSQP）算法，該算法能夠在沒有服務器支持的情況下，獲得正確的查詢結(jié)果?；跀?shù)學結(jié)論的支持，此算法將一個隱私保護的kNN查詢（k Nearest Neighborhood query，kNN）轉(zhuǎn)化為一個基于偽造位置的普通kNN查詢和一個普通的范圍查詢來處理，既保護了用戶的位置隱私也避免了隱私保護

7、策略對服務器端查詢處理算法的修改需求。理論分析和實驗結(jié)果表明，PPSQP算法能夠在沒有服務器支持的情況下實現(xiàn)隱私保護查詢的有效處理，尤其適用于目標位置分布較稀疏的應用場景。
　　⑶基于位置的移動服務智能化是大勢所趨。作為一個演示示例，本文結(jié)合智能化行程推薦應用探討了如何結(jié)合社交網(wǎng)絡和時空數(shù)據(jù)構(gòu)建智能化應用。人類活動行程的制定往往基于寬泛的最初意向，通過綜合考慮各種約束條件加以優(yōu)化而完成。當前，基于旅游景點名稱查找的行程制定方法，不

8、支持用戶一次性提交多個具有時序關(guān)系的寬泛出行意向，更不能同時為多個地理位置點提供詳細的最優(yōu)駕車方案。本文基于位置社交網(wǎng)絡信息和車輛歷史軌跡數(shù)據(jù)，探索了支持用戶多個模糊意向輸入的泛化行程推薦框架，設(shè)計并實現(xiàn)了基于分類樹的地理位置點（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)合社會網(wǎng)絡和語義交通信息圖進行行程的推薦。實驗表明，推薦結(jié)果具有較高的應用價值。
　　⑷對全