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CN110769375B - 一种基于移动大数据的居民出行特征分析方法 - Google Patents

一种基于移动大数据的居民出行特征分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于移动大数据的居民出行特征分析方法，该方法由移动终端上运行的一个信息采集程序收集其定位信息，并上传到中央服务器，用户在移动终端上指定其接受的分析服务器，由中央服务器将定位信息传输到其接受的分析服务器，由分析服务器进行出行特征分析。

Description

一种基于移动大数据的居民出行特征分析方法
技术领域
本发明属于大数据分析和信息安全领域，尤其涉及一种基于移动大数据的居民出行特征分析方法。
背景技术
现有技术中，具有对居民出行特征进行分析的需求，分析结果可以用于交通规划管理、商业项目定位选址、城市建设、信息智能推送等方面。最初的分析方法是基于对居民的调查问卷，这种方式费时费力，且调查结果也不全面。在智能手机等移动终端全面进入居民生活后，基于移动终端的定位功能来进行统计分析成为一种比较快捷全面的方法，因此一些移动终端上的应用程序会记录定位信息并上传到相应服务器进行分析。但是这种方式面临着数据隐私和安全问题，某些应用程序未经用户同意采集用户定位信息，即使请求用户同意，用户通常也会对其安全性感到疑虑，常常会拒绝其采集定位信息。另外一方面，移动终端上多个应用程序同时采集定位信息，浪费资源且影响移动终端的运行效率。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种基于移动大数据的居民出行特征分析方法。
本发明采用的技术方案具体如下：
一种基于移动大数据的居民出行特征分析方法，包括以下步骤：
(1)用户使用其持有的移动终端从中央服务器上下载信息采集程序；
(2)所述用户在其移动终端上运行所述信息采集程序，通过该信息采集程序向所述中央服务器注册，获得注册信息，所述注册信息包括该用户的唯一标识符UserID；注册完成后，用户在信息采集程序中使用其注册的账号、密码进行登录；
(3)分析服务器向所述中央服务器发送信息采集请求，所述信息采集请求中包括了分析服务器的身份信息；
(4)如果中央服务器同意接受所述信息采集请求，则中央服务器将所述移动终端发送所述分析服务器的相关信息；
(5)所述信息采集程序在该移动终端上展示所述分析服务器的相关信息，并由用户选择是否同意所述分析服务器收集该移动终端的定位信息；
(6)用户选择同意所述分析服务器收集其定位信息，则由所述信息采集程序通知所述中央服务器，所述中央服务器为该移动终端和该分析服务器随机生成一个临时标识符TempID；
(7)所述中央服务器将二元组<account，TempID>发送给所述分析服务器，其中，account是用户的账号；
(8)所述信息采集程序定时采集所述移动终端的定位信息，设所述信息采集程序在一天内采集n个定位信息P1，P2，……，Pn，并计算得到相应的隐藏信息E1，E2，……，En，其中Ei＝Pi⊕UserID，1≤i≤n；
(9)在一天的信息采集完成后，所述信息采集程序生成数据包，所述数据包包括当天内生成的所有隐藏信息；
(10)所述信息采集程序将所述数据包发送给所述中央服务器，所述中央服务器针对所述数据包中的每一个Ei，计算得到Pi＝Ei⊕UserID；
(11)所述中央服务器针对每一个Pi，计算Fi＝Pi⊕TempID，将计算得到的n个Fi组成第二数据包，将该第二数据包和用户账号account一起发送到所述分析服务器；
(12)所述分析服务器根据所述用户账号account，查询得到相应的临时标识符TempID，计算得到Pi＝Fi⊕TempID，从而获得该移动终端的定位信息。
进一步地，所述身份信息包括分析服务器的数字签名，中央服务器可以通过验证数字签名来认证分析服务器的身份。
进一步地，所述信息采集程序定时向中央服务器查询，以检查是否有新的信息采集请求。
进一步地，所述相关信息至少包括所述身份信息以及采集信息的用途和目的。
进一步地，定期更新所述唯一标识符UserID。
进一步地，所述信息采集程序提供选择界面，在该选择界面上展示所有经过中央服务器同意的分析服务器的相关信息，并且为每个分析服务器提供同意收集/不同意收集的选项，用户针对每个分析服务器选择同意或不同意收集，并且可随时更改其选择。
进一步地，定期更新所述临时标识符。
进一步地，所述定位信息包括所述移动终端的当前位置信息和当前时间。
进一步地，所述UserID的位数与定位信息的位数相同。
进一步地，临时标识符TempID的位数与定位信息的位数相同。
本发明的有益效果是：保证了只有经过用户同意的分析服务器才能获得其定位信息，保证了定位信息传输的安全性，节省了移动终端的资源，保证了其运行效率。
附图说明
此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是本发明方法所适用的系统架构。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参见附图1，其示出了本发明方法所适用的系统架构。该系统包括分析服务器、中央服务器和移动终端，三者通过网络相互连接和通信，这三者代表了本发明方法所涉及的三方。
所述分析服务器代表了对居民出行特征具有需求的一方(下称分析需求方)，其用于对收集到的居民移动大数据进行相应的分析，并给出分析结果。分析服务器可以多个，代表多个需求方。
所述移动终端代表了被分析的居民，整个系统中包括了大量的移动终端，每个移动终端由一个居民用户所持有，并且具有定位功能，例如具有GPS定位装置。每个移动终端可以运行应用程序，通过应用程序获取定位信息。
所述中央服务器是本发明所提供的一个可信服务器，其由一个可被所有人信任的可信第三方管理，因此无论分析需求方还是居民用户都可以信任该中央服务器。概括而言，该中央服务器用于向各个移动终端提供分析需求方的相关信息，同时从各移动终端收集相应的定位信息，以提供给分析需求方。
具体的，下面详细说明本发明的方法步骤。
(1)用户使用其持有的移动终端从中央服务器上下载信息采集程序。
所述信息采集程序由上述可信第三方设计，并在中央服务器上提供下载，该程序专门用于收集移动终端定位信息。由于居民用户可以信任该可信第三方，则可以信任该程序。
根据本发明的一个优选实施例，所述移动终端是智能手机，用户通过智能手机上的应用商店下载该信息采集程序，则此时中央服务器就是该应用商店的网络服务器。
(2)所述用户在其移动终端上运行所述信息采集程序，通过该信息采集程序向所述中央服务器注册，获得注册信息，所述注册信息包括该用户的唯一标识符UserID。
通常而言，在首次运行该信息采集程序时，该程序会提示用户进行注册，注册过程与现有技术中的用户注册过程相同，由用户设置相应的账号account以及密码等。中央服务器在用户注册完成后，为该用户随机生成一个唯一标识符UserID，之后该唯一标识符被同时存储于所述移动终端和中央服务器上，并且只有该移动终端和服务器才能知晓。所述唯一标识符在中央服务器上与用户账号account关联存储，是后续步骤中为了实现数据安全传输所需要的，因此为了安全考虑，所述唯一标识符可以定期更新。
在注册完成后，用户就可以在信息采集程序中使用其账号、密码进行登录。
(3)分析服务器向所述中央服务器发送信息采集请求，所述信息采集请求中包括了分析服务器的身份信息。
具体而言，对居民出行特征分析有需求的分析需求方可以架设其自己的分析服务器，通过该分析服务器向中央服务器发送信息采集请求，所述分析服务器的身份信息实际上就是分析需求方的身份信息，该身份信息用于中央服务器进行核实，判断是否允许该分析服务器获得用户的出行信息。
通常而言，分析需求方可以先在线下与中央服务器的管理方进行沟通，提供自己的身份证明、资质证明等信息，以通过该管理方的审批。如果审批通过，则分析服务器就可以基于该身份信息向中央服务器提出信息采集请求。
根据本发明的一个实施例，所述身份信息可以包括分析服务器的数字签名，所述数字签名使用分析需求方的数字证书私钥进行签名，这样中央服务器可以通过验证数字签名来认证分析服务器的身份。
(4)如果中央服务器同意接受所述信息采集请求，则中央服务器将所述移动终端发送所述分析服务器的相关信息；
具体的，中央服务器可以存储所有同意接受的信息采集请求，移动终端上运行的信息采集程序定时向中央服务器查询，以检查是否有新的信息采集请求，如果有，则中央服务器将分析服务器的相关信息发送给所述信息采集程序。所述相关信息至少包括所述身份信息以及该分析需求方采集信息的用途和目的等，以方便用户进行判断。
(5)所述信息采集程序在该移动终端上展示所述分析服务器的相关信息，并由用户选择是否同意所述分析服务器收集该移动终端的定位信息。
具体的，所述信息采集程序提供选择界面，在该选择界面上展示所有经过中央服务器同意的分析服务器的相关信息，并且为每个分析服务器提供同意收集/不同意收集的选项，用户可以针对每个分析服务器选择同意或不同意收集，并且也可以随时更改其选择。
(6)用户选择同意所述分析服务器收集其定位信息，则由所述信息采集程序通知所述中央服务器，所述中央服务器为该移动终端和该分析服务器随机生成一个临时标识符TempID。
每一对移动终端和分析服务器都被分配了一个临时标识符，临时标识符被存储于中央服务器中，并且与该用户的唯一标识符UserID和分析服务器的标识相关联。
(7)所述中央服务器将二元组<account，TempID>发送给所述分析服务器。
其中，account是用户的账号，这样，分析服务器可以存储所述二元组，以用于后续的数据处理。通过account，分析服务器可以明确有多少个用户同意了其信息采集请求。
此外，如果用户更改了选择，不同意所述分析服务器的收集其定位信息，则所述信息采集程序可以通知所述中央服务器，然后再由中央服务器通知所述分析服务器，则该二元组也随之失效。
根据本发明的另一个实施例，所述临时标识符可以定期更新，例如每天更新一次，以进一步加强数据安全。
(8)所述信息采集程序定时采集所述移动终端的定位信息，所述定位信息包括所述移动终端的当前位置信息和当前时间，其表明了该移动终端在该时间点位于哪个位置。
所述位置信息可以是由GPS装置获取的经度和纬度信息。所述定时的时间间隔由程序设计者预先设定，例如可以设定为1分钟1次。
当信息采集程序采集了一个定位信息P后，所述信息采集程序并不直接存储该定位信息P，而是计算并存储相应的隐藏信息E，即E＝P⊕UserID，通过这一方式隐藏了实际的定位信息，其中⊕是异或计算。
由于定位信息的内容是一定的(即位置信息和时间)，则定位信息的实际位数是固定的。因此，在上述步骤2中生成的UserID的位数可以与定位信息的位数相同，从而方便上述异或计算。
通过上述方式，信息采集程序在一天内可以采集n个定位信息P1，P2，……，Pn，并计算得到相应的隐藏信息E1，E2，……，En。
(9)在一天的信息采集完成后，所述信息采集程序生成数据包，所述数据包包括当天内生成的所有隐藏信息。
具体的，信息采集程序一天内持续采集定位信息，计算和存储相应的隐藏信息，在完成一天的工作后(例如到达当天的24点)，将当天内生成的所有隐藏信息组合在一起，生成所述数据包。
(10)所述信息采集程序将所述数据包发送给所述中央服务器，所述中央服务器针对所述数据包中的每一个Ei(1≤i≤n)，计算得到Pi＝Ei⊕UserID。
如前所述，用户运行信息采集程序是需要注册并登录的，因此中央服务器基于该移动终端上信息采集程序所登录的用户账号，可以查询到其对应的唯一标识符UserID，因此可以通过该唯一标识符，从数据包中恢复出所有的定位信息Pi。因此，通过这一方式，保证了信息采集程序和中央服务器间，定位信息传输的安全性。
(11)所述中央服务器针对每一个Pi，计算Fi＝Pi⊕TempID，将计算得到的n个Fi组成第二数据包，将该第二数据包和用户账号account一起发送到所述分析服务器。
为了方便异或计算，临时标识符TempID的位数最好也与定位信息的位数相同。
(12)所述分析服务器根据所述用户账号account，查询得到相应的临时标识符TempID，计算得到Pi＝Fi⊕TempID，从而获得该移动终端的定位信息。
如前步骤7所述，分析服务器中存储了二元组<account，TempID>，因此其可以根据account查询获得相应的TempID，从而可以计算还原出定位信息Pi。
需要说明的是，如果用户同意了多个分析服务器的信息采集，则中央服务器就需要相应的生成多个第二数据包，并且每个第二数据包的内容都不相同(因为每个分析服务器都具有不同的TempID)。因此，一个分析服务器无法解析另一个分析服务器的第二数据包，保证了第二数据包的安全性。
最后，分析服务器获取了该移动终端的定位信息，根据该移动终端每天的定位信息，分析服务器可以对其出行特征进行统计分析，根据大量移动终端的定位信息，分析服务器可以分析大量居民的出行特征。
基于本发明的上述步骤，本发明保证了只有经过用户同意的分析服务器才能获得其定位信息。并且，无论有多少个分析需求方，移动终端上只需要运行一个信息采集程序，只需要每天上传一次数据包，节省了移动终端的资源，保证了其运行效率。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种基于移动大数据的居民出行特征分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用户使用其持有的移动终端从中央服务器上下载信息采集程序；
(2)所述用户在其移动终端上运行所述信息采集程序，通过该信息采集程序向所述中央服务器注册，获得注册信息，所述注册信息包括该用户的唯一标识符UserID；注册完成后，用户在信息采集程序中使用其注册的账号、密码进行登录；
(3)分析服务器向所述中央服务器发送信息采集请求，所述信息采集请求中包括了分析服务器的身份信息；
(4)如果中央服务器同意接受所述信息采集请求，则中央服务器向所述移动终端发送所述分析服务器的相关信息；
(5)所述信息采集程序在该移动终端上展示所述分析服务器的相关信息，并由用户选择是否同意所述分析服务器收集该移动终端的定位信息；
(6)用户选择同意所述分析服务器收集其定位信息，则由所述信息采集程序通知所述中央服务器，所述中央服务器为该移动终端和该分析服务器随机生成一个临时标识符TempID；
(7)所述中央服务器将二元组<account，TempID>发送给所述分析服务器，其中，account是用户的账号；
(8)所述信息采集程序定时采集所述移动终端的定位信息，设所述信息采集程序在一天内采集n个定位信息P1，P2，……，Pn，并计算得到相应的隐藏信息E1，E2，……，En，其中Ei＝Pi⊕UserID，1≤i≤n；
(9)在一天的信息采集完成后，所述信息采集程序生成数据包，所述数据包包括当天内生成的所有隐藏信息；
(10)所述信息采集程序将所述数据包发送给所述中央服务器，所述中央服务器针对所述数据包中的每一个Ei，计算得到Pi＝Ei⊕UserID；
(11)所述中央服务器针对每一个Pi，计算Fi＝Pi⊕TempID，将计算得到的n个Fi组成第二数据包，将该第二数据包和用户账号account一起发送到所述分析服务器；
(12)所述分析服务器根据所述用户账号account，查询得到相应的临时标识符TempID，计算得到Pi＝Fi⊕TempID，从而获得该移动终端的定位信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述身份信息包括分析服务器的数字签名，中央服务器可以通过验证数字签名来认证分析服务器的身份。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的方法，其特征在于，所述信息采集程序定时向中央服务器查询，以检查是否有新的信息采集请求。
4.根据权利要求1-2任意一项所述的方法，其特征在于，所述相关信息至少包括所述身份信息以及采集信息的用途和目的。
5.根据权利要求1-2任意一项所述的方法，其特征在于，定期更新所述唯一标识符UserID。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信息采集程序提供选择界面，在该选择界面上展示所有经过中央服务器同意的分析服务器的相关信息，并且为每个分析服务器提供同意收集/不同意收集的选项，用户针对每个分析服务器选择同意或不同意收集，并且可随时更改其选择。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，定期更新所述临时标识符。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位信息包括所述移动终端的当前位置信息和当前时间。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述UserID的位数与定位信息的位数相同。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，临时标识符TempID的位数与定位信息的位数相同。
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