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专利号: 2018104245294
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有隐私保护的边缘物联网范围查询方法,其特征在于:所述查询方法包括如下步骤:步骤1:感知数据子范围划分和语言变量定义:

将感知数据的取值范围非均匀地划分为若干个子范围,子范围划分时,边缘传感器节点采集的感知数据均匀地落入这些子范围中,并为每个子范围定义一个字符型语言变量,子范围和语言变量对应表被预先地嵌入式写入传感器节点和用户端;

步骤2:用户查询范围语言变量和重叠比例计算:

对比用户指定的查询范围和各子范围的重叠情况,确定用户查询范围对应的语言变量及重叠比例;

步骤3:范围查询和结果返回:

用户端向边缘网络广播查询范围应对的语言变量及加密的重叠比例,传感器节点收到查询消息后,根据本地子范围和语言变量对应表和重叠比例,计算还原出原先的查询范围,并判断本地感知数据是否属于查询范围,如果是,则返回加密的本地节点编号给用户端。

2.如权利要求1所述的一种具有隐私保护的边缘物联网范围查询方法,其特征在于:所述步骤1中,感知数据子范围划分和语言变量定义过程如下:

1.1、感知数据子范围划分:

根据历史感知数据分布或者领域专家判断,确定感知数据的分布均值μ和标准差σ,再根据μ和σ将感知数据的取值范围非均匀地划分成m个子范围subRi,i=1,…,m,使得传感器节点采集到的感知数据均匀地落入到这些子范围中;

1.2、语言变量定义:

为每个子范围subRi定义一个字符型语言变量,并将每个子范围和语言变量对应表嵌入式写入传感器节点和用户端。

3.如权利要求2所述的一种具有隐私保护的边缘物联网范围查询方法,其特征在于:所述步骤2中,用户查询范围语言变量和重叠比例计算过程如下:

2.1、用户查询范围与subRi部分重叠时,i=1,…,m,用户查询范围语言变量计算过程:计算用户查询范围和subRi重叠部分占用户查询范围的比例,i=1,…,m,如果该比例大于等于阈值thrd,则subRi对应的语言变量为用户查询范围语言变量之一,并计算重叠部分占subRi的比例γ,γ=重叠部分/subRi;

2.2、用户查询范围是subRi的子区间或subRi是用户查询范围子区间时,i=1,…,m,用户查询范围语言变量计算过程:subRi对应的语言变量即为用户查询语言变量之一,i=1,…,m,并计算用户查询范围占subRi的比例γ,γ=重叠部分/subRi;

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2.3、用户查询范围与subR不重叠时,i=1,…,m,用户查询范围语言变量计算过程:用户查询范围与subRi不重叠时,i=1,…,m,该subRi对应的语言变量不是用户查询范围语言变量,如果所有的subRi都和用户查询范围不重叠,i=1,…,m,则用户指定的查询范围超出正常值,提示用户输入错误。

4.如权利要求3所述的一种具有隐私保护的边缘物联网范围查询方法,其特征在于:所述步骤2.1中,计算用户查询范围subRi重叠范围大小,i=1,…,m,分为用户查询范围的下界位于subRi区间内以及用户查询范围的上界位于subRi区间内两个情况:

2.1.1)判断用户查询范围的下界位于subRi区间内时,i=1,…,m,用户查询范围与subRi的重叠部分占用户查询范围的比例的计算方法为:subRi.上界-用户查询范围.下界;

2.1.2)判断用户查询范围的上界属于subRi区间内时,i=1,…,m,用户查询范围与subRi的重叠部分占用户查询范围的比例的计算方法为:用户查询范围.上界-subRi.下界。

5.如权利要求2~4之一所述的一种具有隐私保护的边缘物联网范围查询方法,其特征在于:所述步骤3中,范围查询和结果返回分为用户发送范围查询消息,还原出原先的用户查询范围,以及返回查询结果三个步骤,分别如下:

3.1、用户发送查询消息:

用户给边缘物联网内节点广播范围查询消息,查询消息的格式为:用户查询范围语言变量LVj,重叠比例γj,j=1…k,其中k个语言变量和重叠比例是根据用户指定查询范围按照步骤2所给的方法计算得到,用户指定范围间隔越大,k值越大;

3.2、真实用户查询范围还原:

边缘传感器节点根据用户查询范围语言变量LV和重叠比例γ恢复真实的用户查询范围,分为两种情况计算真实的用户查询范围:

3.2.1)用户语言变量LV个数k等于1时,真实的用户查询范围计算方法为:[(subR(LV).上界+subR(LV).下界)/2-(subR(LV).上界-subR(LV).下界)*γ/2,(subR(LV).上界+subR(LV).下界)/2+(subR(LV).上界-subR(LV).下界)*γ/2],其中subR(LV)是用户查询语言变量LV对应的子范围,subR(LV).上界是subR(LV)的范围上边界,γ=重叠部分/subR(LV);

3.2.2)用户语言变量LV个数k大于1时,真实的用户查询范围计算方法为:[subR(LV1).上界-(subR(LV1).上界-subR(LV1).下界)*γ,subR(LVk).下界+(subR(LVk).上界-subR(LVk).下界)*γ];

3.3、查询结果返回:

边缘传感器节点判断本地采集数据是否属于还原后的用户查询范围,如果属于,则该边缘节点发送加密后的本地位置,所述本地位置为节点编号。

6.如权利要求5所述的一种具有隐私保护的边缘物联网范围查询方法,其特征在于:所述步骤3.3中,加密方法根据用户服务质量和隐私安全需求选择,使用轻量级Diffie-Hellman密钥交换协议产生密钥进行加密。