專利名稱：一種考慮隱私保護(hù)的道路交通流監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于城市交通管理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種交通流監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國城市化進(jìn)程的不斷加快，城市交通擁塞問題日益嚴(yán)重和普遍，對城市人民的社會(huì)生產(chǎn)和社會(huì)生活產(chǎn)生了深刻的影響。首先，交通擁塞過程中，大量燃油被白白浪費(fèi)掉了，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；其次，浪費(fèi)了人們大量的時(shí)間，造成了很大的損失。同時(shí)，在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，交通擁塞問題大大降低了應(yīng)急反應(yīng)速度，造成了許多不必要的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)甚至是人民群眾生命的損失。因此，對道路交通流進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警，為公眾和應(yīng)急等相關(guān)部門提供道路實(shí)時(shí)信息，就顯得十分必要。在道路上安裝大量的監(jiān)控設(shè)施無疑是最為有效地辦法，但是需要的經(jīng)濟(jì)投入非常巨大。如何利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施完成這個(gè)迫在眉睫的任務(wù)呢？在手機(jī)普及率很高的城市當(dāng)中，大量的移動(dòng)信息數(shù)據(jù)為我們解決這個(gè)難題提供了一個(gè)十分重要的途徑。在處理移動(dòng)信息數(shù)據(jù)的過程中，如何保護(hù)用戶的隱私數(shù)據(jù)并且獲取到數(shù)據(jù)中的有效信息就是本發(fā)明所完成的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提出一種考慮了在利用移動(dòng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行交通流監(jiān)測中，能夠在保護(hù)用戶的隱私數(shù)據(jù)并且獲取到數(shù)據(jù)中的有效信息的方法。為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。一種考慮隱私保護(hù)的道路交通流監(jiān)測方法，該方法利用手機(jī)通信數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)交通流監(jiān)測，包括步驟1)根據(jù)移動(dòng)通信基站的坐標(biāo)信息，在地圖上標(biāo)繪移動(dòng)通信基站；2)圍繞移動(dòng)通信基站，將地圖劃分為許多多邊形，保證多邊形的邊上的點(diǎn)到周圍基站距離相等；3)在多邊形與地圖上的道路的交點(diǎn)處，作垂直于道路的線段，標(biāo)記為虛擬旅行線 VTL,相鄰的兩個(gè)虛擬旅行線構(gòu)成一個(gè)VTL對；4)對手機(jī)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行信息篩選，保留的信息包括包括手機(jī)號碼或者國際移動(dòng)用戶識別碼IMSI，并包括手機(jī)與各個(gè)基站通信的信息；5)對所保留的手機(jī)號碼或者國際移動(dòng)用戶識別碼IMSI進(jìn)行加密處理；6)統(tǒng)計(jì)在各個(gè)VTL對之間的觀測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)交通流監(jiān)測。作為優(yōu)選實(shí)施方式，步驟4)中手機(jī)與各個(gè)基站通信的信息包括手機(jī)所在基站ID， 手機(jī)所在上一個(gè)基站ID，手機(jī)將移動(dòng)的下一個(gè)基站ID，手機(jī)進(jìn)入當(dāng)前基站時(shí)間，手機(jī)離開當(dāng)前基站時(shí)間。本發(fā)明提供了一種用戶數(shù)據(jù)字段篩選方法，使得在利用手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)對交通流進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警時(shí)，不需要知道用戶的通話信息，因此將獲取的數(shù)據(jù)中含有通話信息的字段刪除，從而保護(hù)用戶隱私。


圖1本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理流程框圖。
具體實(shí)施例方式手機(jī)數(shù)據(jù)中主要有三部分?jǐn)?shù)據(jù)涉及到用戶隱私1.用戶手機(jī)號碼(或者是手機(jī)唯一標(biāo)識IMSI)2.用戶出行線路，因?yàn)橥ㄟ^用戶軌跡位置信息，可以揭示用戶到過哪些敏感地點(diǎn)， 進(jìn)而判斷用戶的醫(yī)療狀況、政治傾向和戀愛關(guān)系等隱私信息3.用戶通話信息，通話信息包括用戶在什么時(shí)間向哪個(gè)號碼撥打了多長時(shí)間，進(jìn)而能夠判斷用戶和撥打號碼之間的隱私信息針對這3種隱私信息，本發(fā)明提供了一種能夠在利用手機(jī)通信數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以保護(hù)手機(jī)用戶隱私的交通流監(jiān)測方法。本發(fā)明首先根據(jù)手機(jī)通信數(shù)據(jù)建立虛擬旅行路線模型，主要思想是使用虛擬旅行線(VTL)將所有用戶的旅行路線進(jìn)行切割，并將接收到的手機(jī)數(shù)據(jù)基于VTL pair i進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對交通流進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警，從而使得單個(gè)用戶的隱私數(shù)據(jù)在整個(gè)過程中是不可見的，保護(hù)了用戶隱私。參見圖1，本發(fā)明的隱私保護(hù)方法的主要步驟為虛擬旅行線路模型構(gòu)建、字段篩選、字段加密和使用虛擬旅行線路模型進(jìn)行交通流監(jiān)測預(yù)警，主要步驟如下1.虛擬旅行線路模型構(gòu)建主要包括以下步驟地圖標(biāo)繪將GSM基站按照坐標(biāo)，標(biāo)繪在地圖上；地圖劃區(qū)圍繞基站畫多邊形，將地圖劃分為許多多邊形，保證多邊形行邊上的點(diǎn)到附近基站距離相等。例如，在理想狀況下，基站均勻分布，地圖將被劃分為蜂窩狀的、許多以基站為中心的正六邊形；在現(xiàn)實(shí)中，基站是非均勻分布的，在地圖上，相鄰基站之間連成線段，做垂直平分線，取垂直平分線的交點(diǎn)為多邊形頂點(diǎn)，即可將地圖劃分為許多相鄰的多邊形，保證多邊形行邊上的點(diǎn)到附近基站距離相等。標(biāo)記VTL pair 在多邊形與地圖上的道路的交點(diǎn)處，作垂直于道路的線段，標(biāo)記為虛擬旅行線(Virtual Trip Line)，并標(biāo)記為VTL i (1 < = i < = η，η為地圖上所有VTL的數(shù)量)，相鄰的兩個(gè)VTL是一個(gè)VTL pair，即VTL對，標(biāo)記為VTL pair i(l <= i <= m,m 為地圖上所有VTL pair的數(shù)量)2.數(shù)據(jù)字段篩選數(shù)據(jù)輸入為手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)的原始數(shù)據(jù)，讀取原始數(shù)據(jù)，將需要的數(shù)據(jù)字段保留，涉及用戶隱私的通話信息數(shù)據(jù)刪除。需要保留的字段包括手機(jī)號碼(或者是手機(jī)唯一標(biāo)識 IMSI)，手機(jī)所在基站ID，手機(jī)所在上一個(gè)基站ID，手機(jī)將移動(dòng)的下一個(gè)基站ID，手機(jī)進(jìn)入當(dāng)前基站時(shí)間，手機(jī)離開當(dāng)前基站時(shí)間等字段。需要?jiǎng)h除的字段包括手機(jī)撥叫號碼、手機(jī)撥叫開始時(shí)間、手機(jī)撥叫結(jié)束時(shí)間等字段，這些字段涉及用戶隱私，并且對交通流監(jiān)測和預(yù)警作用不大。虛擬旅行線路3.字段加密對篩選出來的數(shù)據(jù)，將涉及到用戶隱私的數(shù)據(jù)字段進(jìn)行加密，保護(hù)用戶隱私。例如，對于手機(jī)號碼(或者是手機(jī)唯一標(biāo)識IMSI，稱為國際移動(dòng)用戶識別碼)字段，對該字段進(jìn)行加密，即將該字段映射為一個(gè)隨機(jī)選取的不重復(fù)的手機(jī)ID，則該字段對于數(shù)據(jù)處理和分析研究人員來說，是不涉及用戶隱私的。例如，有1000部手機(jī)，將手機(jī)號碼(或者是手機(jī)唯一標(biāo)識IMSI)隨即映射到1-10000之間的、未被使用過的一個(gè)整數(shù)，并將這1000個(gè)對應(yīng)關(guān)系記錄。遇到相同號碼即可按照記錄的對應(yīng)關(guān)系映射到相應(yīng)整數(shù)。同時(shí)，字段加密過程是在移動(dòng)服務(wù)提供商服務(wù)器處完成，對于其他人是物理隔離的，無須擔(dān)心他人得到改對應(yīng)關(guān)系記錄，侵犯用戶隱私。4.使用虛擬旅行線路模型進(jìn)行交通流監(jiān)測預(yù)警統(tǒng)計(jì)在VTL pair i之間的所有用戶的交通數(shù)據(jù)(通行速度、通行時(shí)間)，使用線性回歸、邏輯回歸和極大似然估計(jì)等統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)，進(jìn)而對交通流進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警。由于將所有用戶的旅行線路切割，并且統(tǒng)計(jì)VTL pair i之間的數(shù)據(jù)得出一個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，進(jìn)而使得所有用戶的完整旅行線路信息不可見，從而保護(hù)用戶隱私。下面的三個(gè)表為經(jīng)過隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)處理后得到的主要數(shù)據(jù)格式圖。
手機(jī)
-手機(jī)ID
-手機(jī)所在基站ID -手機(jī)上一個(gè)基站M -手機(jī)進(jìn)入基站時(shí)間 -手機(jī)離開基站時(shí)間 -手機(jī)下一個(gè)基站 表 1
表權(quán)利要求
1.一種考慮隱私保護(hù)的道路交通流監(jiān)測方法，該方法利用手機(jī)通信數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)交通流監(jiān)測，包括步驟1)根據(jù)移動(dòng)通信基站的坐標(biāo)信息，在地圖上標(biāo)繪移動(dòng)通信基站；2)圍繞GSM基站，將地圖劃分為許多多邊形，保證多邊形的邊上的點(diǎn)到周圍基站距離相等；3)在多邊形與地圖上的道路的交點(diǎn)處，作垂直于道路的線段，標(biāo)記為虛擬旅行線VTL， 相鄰的兩個(gè)虛擬旅行線構(gòu)成一個(gè)VTL對；4)對手機(jī)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行信息篩選，保留的信息包括包括手機(jī)號碼或者國際移動(dòng)用戶識別碼IMSI，并包括手機(jī)與各個(gè)基站通信的信息；5)對所保留的手機(jī)號碼或者國際移動(dòng)用戶識別碼IMSI進(jìn)行加密處理；6)統(tǒng)計(jì)在各個(gè)VTL對之間的觀測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)交通流監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路交通流監(jiān)測方法，其特征在于，步驟4)中手機(jī)與各個(gè)基站通信的信息包括手機(jī)所在基站ID，手機(jī)所在上一個(gè)基站ID，手機(jī)將移動(dòng)的下一個(gè)基站 ID，手機(jī)進(jìn)入當(dāng)前基站時(shí)間，手機(jī)離開當(dāng)前基站時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明屬于城市交通管理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種考慮隱私保護(hù)的道路交通流監(jiān)測方法，包括根據(jù)移動(dòng)通信基站的坐標(biāo)信息，在地圖上標(biāo)繪移動(dòng)通信基站；圍繞GSM基站，將地圖劃分為許多多邊形，保證多邊形的邊上的點(diǎn)到周圍基站距離相等；在多邊形與地圖上的道路的交點(diǎn)處，作垂直于道路的線段，標(biāo)記為虛擬旅行線VTL，相鄰的兩個(gè)虛擬旅行線構(gòu)成一個(gè)VTL對；對手機(jī)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行信息篩選；對所保留的手機(jī)號碼或者國際移動(dòng)用戶識別碼IMSI進(jìn)行加密處理；統(tǒng)計(jì)在各個(gè)VTL對之間的觀測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)交通流監(jiān)測。本發(fā)明能夠在保護(hù)用戶的隱私數(shù)據(jù)并且獲取到數(shù)據(jù)中的有效信息，從而實(shí)現(xiàn)利用移動(dòng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行交通流監(jiān)測。
文檔編號H04M11/00GK102214395SQ20111012639
公開日2011年10月12日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者及東輝, 王文俊 申請人:天津大學(xué)