一種面向數(shù)據(jù)廣播的位置相關(guān)skyline查詢處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)庫(kù)位置相關(guān)查詢領(lǐng)域。通過(guò)在數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器端組織廣播數(shù)據(jù)和 在移動(dòng)客戶端設(shè)計(jì)相應(yīng)的查詢算法來(lái)高效地處理用戶的位置相關(guān)skyline查詢請(qǐng)求。
【背景技術(shù)】
[0002] 移動(dòng)通信技術(shù)的迅速發(fā)展與便攜式移動(dòng)設(shè)備的不斷普及催生了新一代的移動(dòng)計(jì) 算系統(tǒng)。相比于基于固定網(wǎng)絡(luò)和固定主機(jī)的分布式計(jì)算系統(tǒng)，移動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)擺脫了固定平 臺(tái)和線纜連接的束縛，使得用戶能在移動(dòng)過(guò)程中隨時(shí)、隨地訪問所需信息。在帶寬受限的移 動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)廣播是一種非常有效的數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)，數(shù)據(jù)廣播的"一次傳送，無(wú)限共 享"的特點(diǎn)使其能很好地滿足數(shù)量眾多、資源受限且運(yùn)動(dòng)模式多變的移動(dòng)客戶端對(duì)熱點(diǎn)數(shù) 據(jù)的訪問需求。作為一種高效的數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)，數(shù)據(jù)廣播已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大眾信息的發(fā)布 上，如廣播服務(wù)器通過(guò)周期性地廣播交通、股票、氣候等熱點(diǎn)數(shù)據(jù)為用戶提供各類實(shí)時(shí)信 息。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，用戶并不僅僅滿足于簡(jiǎn)單地接收信息，還希望獲取一些有益于決 策的增值信息，例如，出租車司機(jī)希望獲取的不僅是各個(gè)加油站信息，他們更想知道:哪些 加油站距離他們當(dāng)前位置近且油價(jià)相對(duì)較便宜。因此，將數(shù)據(jù)廣播技術(shù)與位置服務(wù)技術(shù)相 結(jié)合，在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)廣播平臺(tái)上提供支持用戶決策的位置相關(guān)復(fù)雜查詢功能，能夠?yàn)閺V大 移動(dòng)客戶端提供更多、更好的增值服務(wù)，有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的應(yīng)用前景。
[0003] 位置相關(guān)Skyline查詢就是一類非常重要的位置相關(guān)復(fù)雜查詢，已被廣泛地應(yīng)用 于多目標(biāo)優(yōu)化、數(shù)據(jù)挖掘等相關(guān)領(lǐng)域。位置相關(guān)Skyline查詢針對(duì)同時(shí)包含空間位置屬性和 非空間多維屬性的數(shù)據(jù)集，具體來(lái)講，位置相關(guān)Skyline查詢是指從一個(gè)給定的包含空間位 置屬性和非空間多維屬性的數(shù)據(jù)集S中挑選出不被S中任何數(shù)據(jù)對(duì)象位置支配的所有數(shù)據(jù) 對(duì)象。如果數(shù)據(jù)對(duì)象P在非空間多維屬性上支配數(shù)據(jù)對(duì)象k，并且p離查詢點(diǎn)的距離比k離查 詢點(diǎn)的距離近，則稱P位置相關(guān)支配k。數(shù)據(jù)對(duì)象p在非空間多維屬性上支配數(shù)據(jù)對(duì)象k指的 是P在所有非空間維上都不比k差，并且至少在某一非空間維上比k好。
[0004] 現(xiàn)有的位置相關(guān)Sky line查詢處理算法常常假定基于傳統(tǒng)的Client/Server計(jì)算 模式，即Client向Server發(fā)送位置相關(guān)Sky line查詢請(qǐng)求，Server接收查詢請(qǐng)求后執(zhí)行相應(yīng) 查詢處理算法獲得查詢結(jié)果，然后將查詢結(jié)果返回給Client。在這樣一種計(jì)算模式中，所有 的計(jì)算任務(wù)都落在Server上，隨著Cl ient數(shù)目的增長(zhǎng)，Server將遭遇性能瓶頸。而數(shù)據(jù)廣播 的"一次傳送，無(wú)限共享"的特點(diǎn)則能很好地滿足數(shù)量眾多移動(dòng)客戶端對(duì)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的訪問需 求。在數(shù)據(jù)廣播環(huán)境下，無(wú)線廣播信道充當(dāng)了常規(guī)的數(shù)據(jù)磁盤的角色，然而無(wú)線廣播信道的 線性特性明顯不同于隨機(jī)存取的磁盤介質(zhì)。因此，傳統(tǒng)的Client/Server計(jì)算模式下的位置 相關(guān)Sky line查詢處理算法顯然不能直接擴(kuò)展到數(shù)據(jù)廣播模式下，為此，必須針對(duì)數(shù)據(jù)廣播 環(huán)境的特性設(shè)計(jì)新的位置相關(guān)Skyline查詢處理算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)的Client/Server計(jì)算模式下處理位置相關(guān)Skyline查 詢Server容易遭遇性能瓶頸的問題，提供一種新的面向數(shù)據(jù)廣播的位置相關(guān)skyline查詢 處理方法。
[0006] 本發(fā)明提供的面向數(shù)據(jù)廣播的位置相關(guān)skyline查詢處理方法涉及到廣播服務(wù)器 和移動(dòng)客戶端，如圖1所示:數(shù)據(jù)集由廣播服務(wù)器負(fù)責(zé)組織并通過(guò)無(wú)線廣播信道向移動(dòng)客戶 端周期性地廣播;移動(dòng)客戶端通過(guò)偵聽廣播信道，執(zhí)行位置Skyline查詢算法來(lái)響應(yīng)用戶提 交的位置相關(guān)Sky line查詢請(qǐng)求。
[0007] 本發(fā)明提供的面向數(shù)據(jù)廣播的位置相關(guān)skyline查詢處理方法具體包括：
[0008] 第1、服務(wù)器端(Server端)的廣播信道中數(shù)據(jù)對(duì)象集的有效組織；
[0009] 第1.1、在廣播服務(wù)器端，首先采用現(xiàn)有的Skyline查詢算法(如塊嵌套循環(huán)算法） 將待查詢的多維數(shù)據(jù)對(duì)象集S劃分成兩部分:Skyline數(shù)據(jù)對(duì)象集Si和非Skyline數(shù)據(jù)對(duì)象 集&;然后，將&中的數(shù)據(jù)對(duì)象按位置鄰近關(guān)系進(jìn)行排序(采用Hilbert曲線或Z曲線進(jìn)行排 序）；進(jìn)一步，將排序好的&中數(shù)據(jù)對(duì)象劃分成mXk個(gè)小的數(shù)據(jù)段(其中m和k通常取1到10間 的整數(shù)）：S2,1，S2, 2，…，S2,mXk-1，S2,mXk;最后，將Si 與 S2,1，S2,2，…，S2,mXk-1，S2,mXk 按(k，m)交錯(cuò) 模式組織成一個(gè)廣播周期，即每k個(gè)連續(xù)的S2, i+1，S2, i+2，…，S2, i+k之前插入一個(gè)完整的Si，構(gòu) 成一個(gè)完整的廣播周期，其中，1 <mX(k - 1)。一個(gè)完整的廣播周期中數(shù)據(jù)對(duì)象的組織 如圖2所示；
[0010]第1.2、將上述排列好的廣播數(shù)據(jù)集進(jìn)一步組織成帶索引的數(shù)據(jù)段，按照數(shù)據(jù)段包 含數(shù)據(jù)對(duì)象的不同，帶索引的數(shù)據(jù)段被分成如下兩類:確定性數(shù)據(jù)段和待定數(shù)據(jù)段，其中確 定性數(shù)據(jù)段包含一個(gè)完整的數(shù)據(jù)對(duì)象集Si，而待定數(shù)據(jù)段包含數(shù)據(jù)對(duì)象集&中mXk個(gè)小的 數(shù)據(jù)段：32,1，32,2，一，32,11^-1，32,11^中的一個(gè)。兩類數(shù)據(jù)段的具體結(jié)構(gòu)如圖3所不。圖3中 (a)、(b)分別描述了一個(gè)確定數(shù)據(jù)段和一個(gè)待定數(shù)據(jù)段的組織結(jié)構(gòu)。
[0011] 第1.2.1、一個(gè)確定數(shù)據(jù)段包括存儲(chǔ)控制信息的header部分和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)象集51 的數(shù)據(jù)部分，其中，header部分包括如下內(nèi)容：（1) type字段：用來(lái)指示數(shù)據(jù)段的類型（type 取值1代表是確定數(shù)據(jù)段，而取〇則代表為待定數(shù)據(jù)段）；（2)腦?(&):包含S沖所有數(shù)據(jù)對(duì)象 的最小包含矩陣；（3) size:表示數(shù)據(jù)對(duì)象的大?。唬?)number:表示Si中包含的數(shù)據(jù)對(duì)象的 個(gè)數(shù)；（5)(k，m):表示一個(gè)確定數(shù)據(jù)段后鄰接k個(gè)連續(xù)的待確定數(shù)據(jù)段，一個(gè)廣播周期中包 含m個(gè)確定數(shù)據(jù)段，k和m的具體取值可由用戶根據(jù)應(yīng)用的需求來(lái)指定；（6)ne Xt-p:指向該廣 播周期中下一個(gè)確定數(shù)據(jù)段的指針。
[0012] 第1.2.2、類似地，一個(gè)待定數(shù)據(jù)段也包括存儲(chǔ)控制信息的header部分和存儲(chǔ)非 Skyline數(shù)據(jù)對(duì)象的數(shù)據(jù)部分，header部分包括如下內(nèi)容：（1)type字段：用來(lái)指示數(shù)據(jù)段的 類型(type取值1代表是確定數(shù)據(jù)段，而取0則代表為待定數(shù)據(jù)段）；（2)MBR(S 2>1):包含&;1中 所有數(shù)據(jù)對(duì)象的最小包含矩陣；（3)number:表示S 2,i中包含的數(shù)據(jù)對(duì)象的個(gè)數(shù)；（4)neXt-p: 指向該廣播周期中下一個(gè)確定數(shù)據(jù)段的指針；（5)near-p:指向該廣播周期中下一個(gè)待定數(shù) 據(jù)段的指針；（6)D-bit:為待定數(shù)據(jù)段的每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象t設(shè)定的一個(gè)位，對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象t，若其 D-bit為1，則表示在所有待定數(shù)據(jù)段中至少存在一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象支配t;
[0013] 第2、客戶端(Client端)的位置相關(guān)sky line查詢算法:具體包括如下步驟：
[0014] 第2.1、當(dāng)一個(gè)Client接收到用戶發(fā)起的位置相關(guān)skyl ine查詢請(qǐng)求，將計(jì)數(shù)器 counter設(shè)置為1并通過(guò)GPS定位系統(tǒng)獲取Client當(dāng)前位置Loc;
[0015] 第2.2、Client調(diào)諧、偵聽廣播信道，讀取廣播信道中當(dāng)前廣播周期中的數(shù)據(jù)段，當(dāng) 首個(gè)確定數(shù)據(jù)段出現(xiàn)，Client下載該確定數(shù)據(jù)段的header信息和全部數(shù)據(jù)對(duì)象(Si)到本地 緩存中，為鏈表Result-list分配存儲(chǔ)空間；
[0016]第2.3、對(duì)本地緩存中的每一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象1651，其位置屬性表示為以〇，計(jì)算1^〇(： 和L(t)間的距離，記為d(Loc，L(t))，將〈1:，(1(]^〇(3丄(1:))>按距離(1(]^〇(3丄(1:))值的升序插入 鏈表 Result-list 中；
[0017]第2.4、對(duì)每一個(gè)后續(xù)的待定數(shù)據(jù)段S2, i，執(zhí)行如下操作，直到counter>m X k;
[0018] 第2.4. l、counter-counter+1;
[0019] 第2.4.2、從廣播信道中讀取該待定數(shù)據(jù)段header信息到本地緩存中；
[0020] 第2.4.3、若組11(^8七（1^〇。，冊(cè)1?(524))>]\&?(^8七（1^〇。，]\?1?(51))，(：1161^切換到休眠 模式(省電模式），直到下一個(gè)待定數(shù)據(jù)段到來(lái)；
[0021 ] 其中，Mindist(Loc，MBR(S2,i))表示Client當(dāng)前位置Loc到數(shù)據(jù)對(duì)象集S2,i的最小 包含矩陣MBR(S2,i)的最小距離，MaxdistaohMBlKSi))表示Client當(dāng)前位置Loc到數(shù)據(jù)對(duì) 象集一:的最小包含矩陣MBRm)的最大距離；
[0022]第2 · 4 · 4、若Mindist(Loc，MBR(S2,i) )>Maxdist(Loc，MBR(Si))不成立，讀取該待定 數(shù)據(jù)段的全部數(shù)據(jù)對(duì)象(S2>1)到本地緩存中，對(duì)其中的每一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象u執(zhí)行位置相關(guān)支配 關(guān)系檢查，若數(shù)據(jù)對(duì)象U通過(guò)位置相關(guān)支配關(guān)系檢查，則將<u，d(Loc，L(u))>按距離d(Loc，L (u))值的升序插入加入結(jié)果集Result-list中，不通過(guò)位置相關(guān)支配關(guān)系檢查則將u從緩存 中刪除；
[0023]第2.5、將Result-list作為結(jié)果集返回給用戶。
[0024] 上述位置相關(guān)skyline查詢算法中，所述Client當(dāng)前位置Loc到數(shù)據(jù)對(duì)象集S2,i的 最小包含矩陣MBR(S2,i)的最小距離Mindi St(L〇C，MBR(S2,i))的具體計(jì)算方法為：當(dāng)Loc落在 MBR(S2,i)內(nèi)或邊上時(shí)，Mindist(Loc，MBR(S2,i))=0;否則Mindist(Loc，MBR(S2,i))定義為 Loc到矩形框MBR(S2>1))的最小距離。
[0025] 上述位置相關(guān)skyline查詢算法中，位置相關(guān)支配關(guān)系檢查算法的偽代碼如下：
[0026]
(1) C2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10 (11 (12 (13 (14 (15 (16 (17 (18 (1