Trajectory data collection is a common task with many applications in our daily lives. Analyzing trajectory data enables service providers to enhance their services, which ultimately benefits users. However, directly collecting trajectory data may give rise to privacy-related issues that cannot be ignored. Local differential privacy (LDP), as the de facto privacy protection standard in a decentralized setting, enables users to perturb their trajectories locally and provides a provable privacy guarantee. Existing approaches to private trajectory data collection in a local setting typically use relaxed versions of LDP, which cannot provide a strict privacy guarantee, or require some external knowledge that is impractical to obtain and update in a timely manner. To tackle these problems, we propose a novel trajectory perturbation mechanism that relies solely on an underlying location set and satisfies pure $\epsilon$-LDP to provide a stringent privacy guarantee. In the proposed mechanism, each point's adjacent direction information in the trajectory is used in its perturbation process. Such information serves as an effective clue to connect neighboring points and can be used to restrict the possible region of a perturbed point in order to enhance utility. To the best of our knowledge, our study is the first to use direction information for trajectory perturbation under LDP. Furthermore, based on this mechanism, we present an anchor-based method that adaptively restricts the region of each perturbed trajectory, thereby significantly boosting performance without violating the privacy constraint. Extensive experiments on both real-world and synthetic datasets demonstrate the effectiveness of the proposed mechanisms.


翻译:轨迹数据收集是日常生活中的常见任务,具有众多应用。分析轨迹数据使服务提供商能够优化服务,最终惠及用户。然而,直接收集轨迹数据可能引发不可忽视的隐私问题。本地化差分隐私作为去中心化场景下事实上的隐私保护标准,允许用户对本地轨迹进行扰动,并提供可证明的隐私保障。现有本地化场景中的隐私保护轨迹数据收集方法通常采用LDP的宽松变体,无法提供严格的隐私保证,或需要依赖某些不切实际且难以实时更新的外部知识。为解决这些问题,我们提出了一种新型轨迹扰动机制,该机制仅依赖底层位置集合,并满足纯$\epsilon$-LDP以提供严格的隐私保障。在所提机制中,轨迹中每个点的邻接方向信息被用于扰动过程。此类信息可作为连接相邻点的有效线索,并用于限制扰动点的可能区域以提升可用性。据我们所知,本研究首次在LDP下利用方向信息进行轨迹扰动。此外,基于该机制,我们提出了一种锚定自适应方法,通过限制每条扰动轨迹的区域范围,在不违反隐私约束的前提下显著提升性能。在真实和合成数据集上的大量实验验证了所提机制的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月7日
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员