CN107820204A - 保护用户位置隐私的高精度定位方法及*** - Google Patents
保护用户位置隐私的高精度定位方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种保护用户位置隐私的高精度定位方法及***,终端上报移动通信基站ID到服务端,而不是上报NMEA GGA数据;服务端预先建立移动通信基站ID与移动通信基站位置的对应关系,存放到基站ID与位置数据库中;服务端根据终端上报的移动通信基站ID,找到移动通信基站位置;服务端根据移动通信基站位置,匹配到对应的虚拟参考站网格;服务端根据匹配到的虚拟参考站网格,给终端播发虚拟参考站网格对应的差分改正数据。本发明提出的高精度定位方法及***,可以有效的从技术上保护用户的位置隐私数据。
Description
技术领域
本发明涉及导航定位技术领域,具体涉及一种保护用户位置隐私的高精度定位方法及***。
背景技术
网络RTK:网络RTK也称基准站RTK,是在常规RTK和差分GPS的基础上建立起来的一种新技术。我们通常把在一个区域内建立多个(一般为三个或三个以上)的GPS参考站,对该区域构成网状覆盖,并以这些基准站中的一个或多个为基准计算和发播GPS改正信息,从而对该地区内的GPS用户进行实时改正的定位方式称为GPS网络RTK,又称为多基准站RTK。
VRS:Virtual Reference Stations虚拟参考站。首先在一定区域内架设一定数量的基准站,基站接收卫星信号,然后将信息传送至信息处理中心,移动站先将接收机的位置信息发送到数据处理中心,数据处理中心会根据移动站的位置,选择附近几个位置比较好的基准站信息,“虚拟”出一个参考站,然后,将虚拟出的参考站改正数据播发给移动站,这个虚拟参考站的位置通常是在移动站周围5千米范围内,但是实际情况中,一般是几米之内,通过这项技术所获得的数据误差就减小了很多。其他类似与VRS的技术还有主辅站技术、FKP技术。
NTRIP协议:Networked Transport of RTCM via Internet Protocol通过互联网进行RTCM网络传输的协议。
NMEA:NMEA 0183是美国国家海洋电子协会(National Marine ElectronicsAssociation)为海用电子设备制定的标准格式。目前已成了GPS导航设备统一的RTCM(Radio Technical Commission for Maritime services)标准协议。
RTCM:国际海事无线电技术委员会(Radio Technical Commission for Maritimeservices,RTCM)制定了差分全球导航***服务标准,按照发展年代分为第2版本和第3版本两个阶段,每个阶段都由一系列电文结构、电文内容近似的标准组成(可简称RTCM 10402.X系列和RTCM 10403.X系列),已在卫星导航领域得到广泛使用。
差分账号:NTRIP协议定义的差分数据服务的账号,包括用户名和密码。
基于虚拟参考站的差分定位技术的基本原理是:已知精准坐标的基准站(又称基站或者参考站)计算出自己到卫星的距离改正数,并统一上传到数据中心,基准站和数据中心所组成地面增强***(差分播发平台)。差分播发平台实时将这一数据发送到需要定位的终端设备。终端设备在进行卫星观测的同时,也接收到差分播发平台发出的差分数据,并对其定位结果进行改正,从而提高定位精度。差分一般分为载波相位差分数据和伪距差分数据,分别用于终端设备进行载波相位差分(RTK,Real Time Kinematic)定位以及伪距差分(RTD,Real Time Differential)定位。
国际海运事业无线电技术委员会(RTCM)定义了差分数据的格式,并推荐了需要定位的终端设备和差分播发平台之间的服务协议NTRIP。目前的使用载波相位定位的终端和伪距差分定位终端,都遵循NTRIP协议和RTCM数据格式。
现有的高精度定位方法,如基于虚拟参考站技术的RTK/RTD差分定位,首先要求终端(流动站)上报自己的概率位置(一般通过NTRIP协议上报NMEAGGA),然后根据终端上报的概率位置,找到终端所在的虚拟参考站网格,并播发该网格的差分改正数据。
说明:NMEA0183格式以“$”开始,主要语句有GPGGA,GPVTG,GPRMC等。
序号 | 命令 | 说明 | 最大帧长 |
1 | $GPGGA | 全球定位数据 | 72 |
2 | $GPGSA | 卫星PRN数据 | 65 |
3 | $GPGSV | 卫星状态信息 | 210 |
4 | $GPRMC | 运输定位数据 | 70 |
5 | $GPVTG | 地面速度信息 | 34 |
6 | $GPGLL | 大地坐标信息 | |
7 | $GPZDA | UTC时间和日期 |
NMEA示例数据如下:
$GPGGA,121252.000,3937.3032,N,11611.6046,E,1,05,2.0,45.9,M,-5.7,M,,0000*77
$GPRMC,121252.000,A,3958.3032,N,11629.6046,E,15.15,359.95,070306,,,A*54
$GPVTG,359.95,T,,M,15.15,N,28.0,K,A*04
$GPGGA,121253.000,3937.3090,N,11611.6057,E,1,06,1.2,44.6,M,-5.7,M,,0000*72
$GPGSA,A,3,14,15,05,22,18,26,,,,,,,2.1,1.2,1.7*3D
$GPGSV,3,1,10,18,84,067,23,09,67,067,27,22,49,312,28,15,47,231,30*70
$GPGSV,3,2,10,21,32,199,23,14,25,272,24,05,21,140,32,26,14,070,20*7E
$GPGSV,3,3,10,29,07,074,,30,07,163,28*7D
现有的高精度定位方法,如基于虚拟参考站技术的RTK/RTD差分定位,首先要求终端(流动站)上报自己的概率位置(一般通过NTRIP协议上报NMEAGGA),然后根据终端上报的概率位置,找到终端所在的虚拟参考站网格,并播发该网格的差分改正数据。
上述方法存在一个问题:对于测量测绘行业,终端(流动站)用于测量,上传自己的概率位置(经纬度)是行业规范,本身也被测量测绘行业用户所接受。但是对于消费者领域的高精度定位,尤其是手机行业,手机用户的隐私保护近年来广泛受到重视,位置信息是手机用户非常重要的隐私信息,用户普遍不愿意接受自己的位置信息被上传。
为解决位置隐私保护的问题,一般来说有几种方法,可以与用户签订隐私保护协议,或者在数据存储和分析之前进行匿名化保护(删除手机号等信息),但是都没有从技术本身解决该问题。
发明内容
本发明提供一种保护用户位置隐私的高精度定位方法及***,解决了用户位置隐私数据保护的技术问题。
本发明采用的技术方案如下:
一种保护用户位置隐私的高精度定位方法,包括终端工作步骤和服务端工作步骤;
终端工作步骤如下:
终端上报移动通信基站ID到服务端;
服务端工作步骤如下:
服务端预先建立移动通信基站ID与移动通信基站位置的对应关系,存放到基站ID与位置数据库中;
服务端根据终端上报的移动通信基站ID,找到移动通信基站位置;
服务端根据移动通信基站位置,匹配到对应的虚拟参考站网格;
服务端根据匹配到的虚拟参考站网格,给终端播发虚拟参考站网格对应的差分改正数据。
进一步地,所述服务端工作步骤具体如下:
步骤11,服务端初始化;
步骤12,用户对服务端进行配置;
步骤13,服务端接收物理接收机的观测数据,并根据划分的虚拟参考站网格,计算出各个虚拟参考站网格的差分改正数据;
步骤14,服务端等待来自终端的连接请求:如果认证鉴权失败,则中止并返回错误码给终端;否则,执行步骤15;
步骤15,服务端接收终端上报的移动通信基站ID,匹配到对应的虚拟参考站网格;
步骤16,服务端根据匹配到的虚拟参考站网格,给终端播发虚拟参考站网格对应的差分改正数据。
进一步地,服务端通过VRS网格数据计算***接收物理接收机的观测数据,并根据划分的虚拟参考站网格,计算出各个虚拟参考站网格的差分改正数据。
进一步地,服务端通过差分数据播发***给终端播发虚拟参考站网格对应的差分改正数据。
进一步地,服务端通过基站ID与VRS网格判定***接收终端上报的移动通信基站ID;基站ID与VRS网格判定***根据存放在基站ID与位置数据库中的移动通信基站ID,找到移动通信基站位置;基站ID与VRS网格判定***根据移动通信基站位置,匹配到对应的虚拟参考站网格;基站ID与VRS网格判定***将虚拟参考站网格ID告知差分数据播发***。
进一步地,在服务端与终端连接断开之前,服务端持续接收终端上报的移动通信基站ID,并根据新的移动通信基站ID,对虚拟参考站网格进行判断:如果虚拟参考站网格没有发生变化,则给终端播发的差分改正数据保持一致;否则,基于新的虚拟参考站网格给终端播发差分改正数据。
进一步地,所述终端工作步骤具体如下:
步骤21,终端初始化;
步骤22,终端向服务端发起高精度定位的连接请求;
步骤23,认证鉴权成功后,获取终端所在的移动通信基站ID,并通过协议上报到服务端;
步骤24,终端接收来自服务端的差分改正数据;
步骤25,终端根据接收到差分改正数据,进行高精度定位解算;
步骤26,如果移动通信基站ID发生切换,重新获取新的移动通信基站ID,执行步骤S23。
进一步地,终端通过基站ID上报***获取终端所在的移动通信基站ID并上报到服务端,通过差分数据接收***接收来自服务端的差分改正数据,通过定位解算***对接收到的差分改正数据进行高精度定位解算。
进一步地,服务端根据新的移动通信基站ID,对虚拟参考站网格进行判断:如果虚拟参考站网格没有发生变化,则给终端播发的差分改正数据保持一致;否则,基于新的虚拟参考站网格给终端播发差分改正数据。
一种保护用户位置隐私的高精度定位***,包括终端和服务端;终端包括基站ID上报***、差分数据接收***和定位解算***;服务端包括基站ID与位置数据库、基站ID与VRS网格判定***、VRS网格数据计算***、差分数据播发***和用户配置***;
终端通过基站ID上报***获取终端所在的移动通信基站ID并上报到服务端,通过差分数据接收***接收服务端差分数据播发***下发的差分改正数据,通过定位解算***对差分改正数据进行高精度定位解算;
服务端基站ID与VRS网格判定***接收基站ID上报***上报的移动通信基站ID,并根据基站ID与位置数据库预先存放通信基站ID与移动通信基站位置的对应关系,匹配到对应的虚拟参考站网格;VRS网格数据计算***计算出各个虚拟参考站网格的差分改正数据,并送至差分数据播发***;差分数据播发***给差分数据接收***播发差分改正数据;用户配置***与差分数据播发***连接。
本发明的有益效果在于,可以有效的从技术上保护用户的位置隐私数据。
附图说明
图1是本发明***架构图。
图2是本发明服务端工作流程图。
图3是本发明终端工作流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种保护用户位置隐私的高精度定位方法:
1、终端只上报移动通信基站ID,而不是上报NMEA GGA数据;
2、服务端预先建立移动通信基站ID与移动通信基站地理位置的对应关系数据库;
3、服务端根据终端上报的移动通信基站ID,找到移动通信基站的地理位置;
4、服务端根据移动通信基站的地理位置,匹配到对应的虚拟参考站网格;
5、根据找到的虚拟参考站网格,给终端播发该网格对应的差分改正数据。
注1:上报移动通信基站ID,需要双向交互的协议。可以在NTRIP协议基础上做扩展,也可以基于任意一种双线交互的协议。
注2:移动通信基站的位置不一定是终端所在的位置,但相差不会太大(取决于虚拟参考站网格大小),可能会牺牲一定的精度,但是带来的是用户位置隐私的保护。
注3:本发明一般适用于手机,可以扩展到其它需要保护用户位置隐私的消费者高精度定位领域,如汽车、自行车、可穿戴设备,及其它物联网设备等。
下文中,结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
图1是本发明***架构图,包括终端和服务端,其中,终端包括基站ID上报***、差分数据接收***和定位解算***;服务端包括基站ID与位置数据库、基站ID与VRS网格判定***、VRS网格数据计算***、差分数据播发***和用户配置***。
服务端
基站ID与位置数据库:
用于存放移动通信基站ID与基站位置的对应关系,可以根据移动通信基站ID查询到移动通信基站位置。
基站ID与VRS网格判定***:
1、根据移动通信基站ID,查询移动通信基站位置;
2、根据移动通信基站位置,查询到对应的VRS网格点;
3、将VRS网格点ID告知差分数据播发***。
VRS网格数据计算***:
接收来自物理接收机的观测数据,并根据划分的VRS网格,计算出各个网格点的差分改正数据。
差分数据播发***:
根据用户所在的VRS网格点,对用户终端播发该网格点对应的差分改正数据。
用户配置***:
一般是图形化界面的控制台,对***做管理配置工作。
终端
基站ID上报***:
获取目前终端(一般是手机,或其它连接到移动通信网络的物联网设备)所在的移动通信基站ID。
注4:移动通信基站ID,可以是2G/3G/4G,甚至将来的5G;还可以扩展到WiFi热点ID,蓝牙热点ID等。移动通信基站ID示例格式如下:MNC-MCC-LAC-CID。
差分数据接收***:
接收服务端下发的差分改正数据。
定位解算***:
根据收到的差分改正数据,进行高精度定位解算。
服务端流程图如图2所示,具体包括以下步骤:
步骤11,服务端初始化。
步骤12,用户可以通过控制台或其它方式,对***进行配置,如配置VRS网格点的ID/大小/位置,配置移动通信基站ID与移动通信基站位置的对应关系等。
步骤13,接收来自物理接收机的观测数据,并根据划分的VRS网格,计算出各个网格点的差分改正数据。
步骤14,等待来自终端的请求。
-如果认证鉴权失败,则中止并返回错误码给终端
步骤15,收到来自终端上报的移动通信基站ID,查找对应的VRS网格点。
1、根据移动通信基站ID,查询移动通信基站位置;
2、根据移动通信基站位置,查询到对应的VRS网格点;
3、将VRS网格点ID告知差分数据播发***。
步骤16,根据找到的VRS网格点,播发相应网格点的差分改正数据。
在与终端的连接断开之前,持续接收来自终端上报的移动通信基站ID,并根据新的移动通信基站ID,判断VRS网格是否发生变化:
-如果没有发生变化,则下发的差分数据保持一致。
-如果VRS网格发生了变化,则下发的差分数据会基于新的VRS网格点。
终端流程图如图3所示,具体包括以下步骤:
步骤21,终端初始化。
步骤22,根据需要,向服务端发起高精度定位的连接请求。
步骤23,认证鉴权成功后,获取目前终端(一般是手机,或其它连接到移动通信网络的物联网设备)所在的移动通信基站ID,并通过双向交互的协议上报的服务端。
步骤24,接收来自服务端的差分改正数据。
步骤25,根据收到的差分改正数据,进行高精度定位解算。
步骤26,如果发生了移动通信基站ID的切换(如终端位置移动),需要重新获取新的移动通信基站ID,并上报到服务端。
注5:上报服务端后,服务端会根据新的移动通信基站ID,判断VRS网格是否发生变化:
-如果没有发生变化,则下发的差分数据保持一致。
-如果VRS网格发生了变化,则下发的差分数据会基于新的VRS网格点。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种保护用户位置隐私的高精度定位方法,其特征在于,包括终端工作步骤和服务端工作步骤;
终端工作步骤如下:
终端上报移动通信基站ID到服务端;
服务端工作步骤如下:
服务端预先建立移动通信基站ID与移动通信基站位置的对应关系,存放到基站ID与位置数据库中;
服务端根据终端上报的移动通信基站ID,找到移动通信基站位置;
服务端根据移动通信基站位置,匹配到对应的虚拟参考站网格;
服务端根据匹配到的虚拟参考站网格,给终端播发虚拟参考站网格对应的差分改正数据。
2.如权利要求1所述的一种保护用户位置隐私的高精度定位方法,其特征在于,所述服务端工作步骤具体如下:
步骤11,服务端初始化;
步骤12,用户对服务端进行配置;
步骤13,服务端接收物理接收机的观测数据,并根据划分的虚拟参考站网格,计算出各个虚拟参考站网格的差分改正数据;
步骤14,服务端等待来自终端的连接请求:如果认证鉴权失败,则中止并返回错误码给终端;否则,执行步骤15;
步骤15,服务端接收终端上报的移动通信基站ID,匹配到对应的虚拟参考站网格;
步骤16,服务端根据匹配到的虚拟参考站网格,给终端播发虚拟参考站网格对应的差分改正数据。
3.如权利要求2所述的一种保护用户位置隐私的高精度定位方法,其特征在于,服务端通过VRS网格数据计算***接收物理接收机的观测数据,并根据划分的虚拟参考站网格,计算出各个虚拟参考站网格的差分改正数据。
4.如权利要求3所述的一种保护用户位置隐私的高精度定位方法,其特征在于,服务端通过差分数据播发***给终端播发虚拟参考站网格对应的差分改正数据。
5.如权利要求4所述的一种保护用户位置隐私的高精度定位方法,其特征在于,服务端通过基站ID与VRS网格判定***接收终端上报的移动通信基站ID;基站ID与VRS网格判定***根据存放在基站ID与位置数据库中的移动通信基站ID,找到移动通信基站位置;基站ID与VRS网格判定***根据移动通信基站位置,匹配到对应的虚拟参考站网格;基站ID与VRS网格判定***将虚拟参考站网格ID告知差分数据播发***。
6.如权利要求5所述的一种保护用户位置隐私的高精度定位方法,其特征在于,在服务端与终端连接断开之前,服务端持续接收终端上报的移动通信基站ID,并根据新的移动通信基站ID,对虚拟参考站网格进行判断:如果虚拟参考站网格没有发生变化,则给终端播发的差分改正数据保持一致;否则,基于新的虚拟参考站网格给终端播发差分改正数据。
7.如权利要求1所述的一种保护用户位置隐私的高精度定位方法,其特征在于,所述终端工作步骤具体如下:
步骤21,终端初始化;
步骤22,终端向服务端发起高精度定位的连接请求;
步骤23,认证鉴权成功后,获取终端所在的移动通信基站ID,并通过协议上报到服务端;
步骤24,终端接收来自服务端的差分改正数据;
步骤25,终端根据接收到差分改正数据,进行高精度定位解算;
步骤26,如果移动通信基站ID发生切换,重新获取新的移动通信基站ID,执行步骤S23。
8.如权利要求7所述的一种保护用户位置隐私的高精度定位方法,其特征在于,终端通过基站ID上报***获取终端所在的移动通信基站ID并上报到服务端,通过差分数据接收***接收来自服务端的差分改正数据,通过定位解算***对接收到的差分改正数据进行高精度定位解算。
9.如权利要求8所述的一种保护用户位置隐私的高精度定位方法,其特征在于,服务端根据新的移动通信基站ID,对虚拟参考站网格进行判断:如果虚拟参考站网格没有发生变化,则给终端播发的差分改正数据保持一致;否则,基于新的虚拟参考站网格给终端播发差分改正数据。
10.一种保护用户位置隐私的高精度定位***,其特征在于,包括终端和服务端;终端包括基站ID上报***、差分数据接收***和定位解算***;服务端包括基站ID与位置数据库、基站ID与VRS网格判定***、VRS网格数据计算***、差分数据播发***和用户配置***;
终端通过基站ID上报***获取终端所在的移动通信基站ID并上报到服务端,通过差分数据接收***接收服务端差分数据播发***下发的差分改正数据,通过定位解算***对差分改正数据进行高精度定位解算;
服务端基站ID与VRS网格判定***接收基站ID上报***上报的移动通信基站ID,并根据基站ID与位置数据库预先存放通信基站ID与移动通信基站位置的对应关系,匹配到对应的虚拟参考站网格;VRS网格数据计算***计算出各个虚拟参考站网格的差分改正数据,并送至差分数据播发***;差分数据播发***给差分数据接收***播发差分改正数据;用户配置***与差分数据播发***连接。
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