基于位置的服务(Location based Service)
基于位置的服务(Location based Service)
基于位置的服务(Location based Service)
• LBS系统架构
– 通过定位技术实时获取用户／移动对象的位置信息，
并发送到LBS系统中去。LBS系统将这些位置信息保存 在移动对象数据库(Moving Object Database) 之中，通过 构建特定的索引来提高访问效率。LBS系统还需要保留 一些静态GIS信息。
– 用户向LBS系统发出服务请求，并获取服务。LBS中间 件是用户与LBS系统之间的通信媒介，它具有多种模型，
包括基于内容的模型、基于主题空间的模型和元组空 间模型等，前两个模型又被称为发布／订阅模型
(publish /subscribe model)。
基于位置的服务(Location based Service)
• LBS系统架构
– LBS系统的查询处理引擎访问移动对象数据库和静态数 据库，从而提供用户所需的服务。
– 为了保护用户的隐私，LBS系统一般还有位置隐私保护 模块，从而不会在向用户提供服务的过程中泄露用户 的隐私。位置隐私保护模块有时也涉及到与第三方可 信机构之间的交互。
基于位置的服务(Location based Service)
• LBS的分类：拉动服务和推送服务
– 根据服务信息的投递是否需要用户的直接交互，LBS可 以分为拉动服务(pull services)和推送服务(push services)。
– 拉动服务是指由用户主动发送明确的服务请求，服务 提供商把所需信息返回给用户，就如同用户把所需要 的信息从服务提供商那里“拉”到用户自己这里。
– 推送服务则和拉动服务相反，用户没有明确发送服务 请求，而是当某一条件满足时，服务提供商自动将相 关信息返回给用户。推送服务可以分为用户事先同意 和用户事先未同意两个子类。
基于位置的服务(Location based Service)
• LBS的分类：拉动服务和推送服务
– 用户事先同意的服务通常是通过向服务提供商订阅实 现，比如：用户订阅根据当前位置提供天气预报信息 的服务．当用户从上海到达北京时，服务提供商就将 北京的天气资料发给该用户。
– 用户未事先同意的服务一般指的是广告投递服务，比 如：服务提供商将某商场的促销信息发送给周边的用 户。
基于位置的服务(Location based Service)
• LBS的分类：快照查询服务和连续查询服务
– 根据服务处理技术的不同，LBS又可以分为快照查询服 务(snapshot queries)和连续查询服务(continuous queries)。
– 快照查询服务根据查询条件，一次执行，返回结果；
– 连续查询根据移动对象的位置变换信息持续更新查询 结果。通常情况下，推送服务通过连续查询来实现。
基于位置的服务(Location based Service)
基于位置的服务(Location based Service)
• LBS中间件模型
– 中间件技术广泛地用于移动计算环境之中。LBS系统将 中间件作为服务处理引擎与终端用户之间的软件载体，
隐藏了具体技术细节，便于向客户端提供服务。
– 主要的LBS中间件模型有三种，包括:
• 基于内容的模型（content based model）
• 基于主题空间的模型（subject space based model）
• 基于元组空间模型（tuple space model）
– 前两个模型又可被归为发布／订阅模型
（publish/subscribe model）。
基于位置的服务(Location based Service)
• LBS中间件模型
– 发布／订阅模型是移动计算中应用最为广泛的中间件 模型之一。该模型中有两个角色：发布者和订阅者
（也称消费者），二者之间通过事件交换信息。发布 者产生事件，订阅者向发布者发送订阅请求。
– 当特定事件发生时，即可将该事件通知订阅者。发布 者与订阅者之间的联系并不紧密，是松耦合的；换言 之，当订阅者暂时无法工作时，发布者仍可发布事件。
基于位置的服务(Location based Service)
– 订阅者的请求是:(location，(x>100) and (x<120) and (y>150) and (y<180))，表示订阅者对于空间矩形框(左 下角坐标(100,150)，右上角坐标(120,180))内的移动对 象感兴趣。因此，这个事件不会发送到订阅者。
基于位置的服务(Location based Service)
• 服务处理方法：快照查询和连续查询
– 从查询处理的技术角度，基于位置的服务通常包含两 类查询服务：快照查询和连续查询。
– 快照查询访问移动对象数据库后立即返回查询结果。
典型的快照查询如：“查询当前离我最近的快餐店”。
– 连续查询根据周围环境变化情况持续刷新查询结果。
例如，“监控未来一小时内某路口车流量变化”就是 一个典型的连续查询。
基于位置的服务(Location based Service)
• 快照查询
– 快照查询的处理较为简单。根据查询对象的时效性不 同，快照查询大致可分为历史查询、当前查询和未来 查询三类。
• 历史查询用于查询过去时间内发生的事件，例如
“查找哪些车辆昨天出现在停车场”；
• 当前查询用于查询正在发生的事情，例如“查找哪 些车辆现在出现在停车场”；
• 将来查询则查询将要发生的事件，例如“查找哪些 车辆将在五分钟后出现在停车场”。
基于位置的服务(Location based Service)
• 快照查询
– 为了提高快照查询的执行效率，需要创建各种索引结 构。
• 对于历史查询，需要在时间/空间维度上对移动对象 的历史运动轨迹进行索引。
• 对于当前查询和未来查询，则需要对移动对象的当 前位置进行索引，并维护移动对象的移动模型。这 一类索引结构需要支持较多的更新操作。
基于位置的服务(Location based Service)
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• 隐私保护
– 隐私保护是LBS的重要内容。用户并不期望由于接受了服 务而向外界泄露了位置信息，这既包括当前的具体位置，
也包括对象的移动习惯等。
– 最常用的位置隐私解决方案是空间伪装（spatial cloaking），
即用户将位置伪装成为一个区域之后再发送给服务提供商，
服务提供商则根据用户所提供的区域信息为用户提供服务。
在这种方式下，服务提供商无法准确得知用户的位置。
– 事实上，用户隐私和服务质量是一对矛盾关系，需根据具 体情况进行权衡。
基于位置的服务(Location based Service)
• 两大类隐私保护技术
– 依赖于可信赖的第三方机构的技术：用户将位置信息发送 给TTP(Trusted Third Party)，由TTP对位置信息做变换，之 后再连同服务请求一起发送给服务提供商；服务提供商基 于不精确的位置信息进行处理，并将服务结果返回给TTP。
TTP经过过滤、取精后返回给用户。在此过程中，TTP的 主要任务是将原始的、准确的位置信息转化为不准确的位 置信息，以保护用户的隐私。
基于位置的服务(Location based Service)
• 两大类隐私保护技术
– 依赖于可信赖的第三方机构的技术:一种简单的方法是TTP 直接用虚假标识符表示真实的用户标识符，再发送给服务 提供商。但是，服务提供商仍可借助其它辅助信息进行破 解，比如通过电话号码或家庭住址来推测真实用户信息。
– K-匿名方法是另外一种使用较广泛的方法，其核心思想是 以一个覆盖移动对象的矩形来描述该对象的真实位置，该 矩形同时还包含另外k-1个对象，使得服务提供商无法将该 对象与其余k-1个对象区分开来。
基于位置的服务(Location based Service)
• 两大类隐私保护技术
– 不依赖于可信赖的第三方机构的技术:有一些隐私保护技术并不 依赖于TTP，其基本思想是用户和其它用户之间交互位置信息，
进而构造伪装的位置，如图所示．
– 主要步骤如下：（１）请求服务的用户A首先将自身位置模糊化，
并向周围的邻居广播；（２）邻居对象将模糊化之后的位置信 息发送给用户A，直到A至少搜集到k-1个移动用户的位置信息；
（３）用户A随机选取k-１个对象，与自身构成一个含k个对象 的集合，并将包含这些对象的ＭＢＲ或任意一个非用户A对象的 位置发送给服务提供商；（４）服务提供商根据接收到的位置 提供服务。
基于位置的服务(Location based Service)
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• 近期研究进展
– 室内LBS技术
• 室内空间模型
• 室内轨迹索引
• 连续查询处理
– 非合作策略的不基于TTP的隐私保护方法 – 社会化LBS
– 针对紧急情况的LBS
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• 参考文献
[1] Liu Y, Yang Z, Wang X et al. Location, localization, and localizability. JOURNAL OF COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 25(2): 274-297 Mar. 2010
[2]周傲英，杨彬，金澈清，马强。基于位置的服务：架构与进 展. 计算机学报，2011，34（7）：1155～1171.
[3] Hui Liu, Darabi H., Banerjee P., Jing Liu. Survey of Wireless Indoor Positioning Techniques and Systems. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, 2007,37(6):1067 – 1080.