城市路網(wǎng)上基于r樹的全時態(tài)移動對象索引方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了城市路網(wǎng)上基于R樹的全時態(tài)移動對象索引方法，首先根據(jù)移動對象位置更新信息m查找基于x?y的上層索引，找到移動對象所處的封閉路段e，并取出其相關(guān)信息；然后形成運(yùn)行矢量mv＝(mid,t,v,rid,pos)，通過rid訪問道路索引表，取得道路對應(yīng)的R?tree；根據(jù)mid訪問軌跡單元哈希表，獲得軌跡單元鏈表，訪問鏈表尾結(jié)點(diǎn)lu?tail；根據(jù)lu?tail是否為空，生成鏈表軌跡單元LU；將連續(xù)軌跡單元和活動軌跡單元相繼添加到鏈表尾部，建立索引，同時維護(hù)鏈表信息。本發(fā)明引入了動態(tài)鏈表和移動對象哈希表，可直接得出移動對象的歷史軌跡信息，無需搜索整個層移動對象樹森林。采用了指數(shù)平滑法預(yù)測移動對象的速度，提高了速度預(yù)測的精度，支持移動對象的全時態(tài)位置查詢。
【專利說明】
城市路網(wǎng)上基于R樹的全時態(tài)移動對象索引方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于移動對象數(shù)據(jù)管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及城市路網(wǎng)上基于R樹的全時態(tài) 移動對象索引方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信與GPS等空間定位技術(shù)的發(fā)展，通過對移動終端的位置進(jìn)行追蹤管 理以提供相關(guān)查詢服務(wù)變得越來越普及?，F(xiàn)實(shí)生活中人們真實(shí)的運(yùn)動場景往往被限制在一 定固定區(qū)域內(nèi)，比如常見的城市路網(wǎng)，因此研究路網(wǎng)中移動對象索引結(jié)構(gòu)具有現(xiàn)實(shí)意義。路 網(wǎng)中存在規(guī)模巨大的移動對象，利用單層的R-tree或者R*_tree對移動對象進(jìn)行索引會忽 略了靜態(tài)路網(wǎng)自己的特點(diǎn)，得不到很好的查詢效果。針對R-tree和R*-tr ee不能很好地索引 移動對象的情況，Saltenis等人基于R*_tree提出了 TPR-tree移動對象索引結(jié)構(gòu)，TPR-tree 中的最小邊界矩形(minimum bounding rectangle，MBR)含有速度等參數(shù)信息，能夠隨著時 間參數(shù)變化，但是，由于沒有存放歷史軌跡，TPR-tree及其變種僅能支持移動對象當(dāng)前以及 短暫將來位置的查詢，不支持對過去位置信息的查詢。
[0003] 目前基于路網(wǎng)的移動對象位置索引結(jié)構(gòu)的研究還處于起始階段，大部分結(jié)構(gòu)只能 滿足部分需求。Frentzos等人提出雙層索引結(jié)構(gòu)FNR-tree，由一個2D R-tree和一個1DR-tree森林構(gòu)成，由于僅存儲進(jìn)入和離開邊的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致窗口范圍查詢結(jié)果的準(zhǔn)確性比較低， 而且只能索引移動對象的歷史軌跡，而無法索引移動對象的實(shí)時位置。MON-tree是對FNR-tree進(jìn)行改進(jìn)而提出來的索引結(jié)構(gòu)，其支持對移動對象的窗口查詢和歷史軌跡信息查詢， 但缺乏對時間信息的管理和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇臻g持續(xù)性優(yōu)化，所以時間片查詢效率低。丁治明等 人提出的NDTR-tree索引結(jié)構(gòu)不僅可以可以快速地出路對移動對象過去可能位置的查詢， 而且能夠?qū)ζ洚?dāng)前和未來的可能位置進(jìn)行高效的查詢處理。但其在移動對象軌跡查詢方面 效率不高。
[0004] 公開號為CN103235831A、名稱為〃基于路網(wǎng)的移動對象位置索引結(jié)構(gòu)及索引方法〃 的發(fā)明專利提供了一種基于路網(wǎng)的移動對象位置索引結(jié)構(gòu)和索引方法，其優(yōu)點(diǎn)是在下層R-tree索引中增加了靜態(tài)對象R-tree，能夠很好地支持最近鄰查詢，其缺點(diǎn)是采用了R-tree 構(gòu)建靜態(tài)路網(wǎng)索引，查詢效率低、構(gòu)建索引時節(jié)點(diǎn)分裂次數(shù)多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種城市路網(wǎng)上基于R樹的索引技術(shù)，需要解決的問題是 支持對城市路網(wǎng)上移動對象的全時態(tài)索引，其次，實(shí)現(xiàn)對移動對象全時態(tài)的預(yù)測，具有良好 的查詢精度。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提出城市路網(wǎng)上基于R樹的全時態(tài)移動對象索引方法，包 括以下步驟：
[0007] 步驟1:根據(jù)移動對象位置更新信息m查找基于x-y的上層索引，找到移動對象所處 的封閉路段e，并取出其相關(guān)信息；
[0008] 步驟2:通過e信息以及x，y坐標(biāo)信息求得移動對象在所屬道路上的pos位置，形成 運(yùn)行矢量mv = (mid，t，v，rid，pos)，其中，pose [0, 1]，為對象所處道路的相對位置，t為采 集該運(yùn)行矢量的時間，v表示該移動對象在t時刻的速度，rid為道路標(biāo)識；
[0009] 步驟3:通過rid訪問道路索引表，取得道路對應(yīng)的R-tree;
[0010] 步驟4 :根據(jù)mid訪問軌跡單元哈希表，獲得軌跡單元鏈表，訪問鏈表尾結(jié)點(diǎn)lu-tail ；
[0011] 步驟5:若lu-tail為空，表示初次收到該對象位置信息，則插入活動軌跡單元U (mvn)到R-tree中，并記錄它在R-tree中的位置uid，通過(U，uid)生成鏈表軌跡單元LU，并 插入到鏈表；
[0012] 步驟6:若lu-tail不為空，根據(jù)lu-tail中的uid信息找到并刪除R-tree中的活動 軌跡單元U(mvn)，插入連續(xù)軌跡單元U(mvs，mve)，插入活動軌跡單元U(mv n)，最后在鏈表中 刪除tail;
[0013] 步驟7:將連續(xù)軌跡單元和活動軌跡單元相繼添加到鏈表尾部，建立索引，同時維 護(hù)鏈表信息。
[0014] 進(jìn)一步，為實(shí)現(xiàn)對移動對象全時態(tài)的預(yù)測，本發(fā)明根據(jù)上述方法提出一種進(jìn)行預(yù) 測移動對象過去、現(xiàn)在和未來的全時態(tài)的方法，包括如下步驟：
[0015] 一、移動對象過去位置索引
[0016] 步驟1:確認(rèn)查詢時間tq，判斷tq所屬位置更新時間，如果tq發(fā)生在位置更新的時刻 執(zhí)行步驟2;如果t q發(fā)生在兩個更新時刻之間執(zhí)行步驟3，步驟4;
[0017] 步驟2: tq=ti，根據(jù)軌跡單元哈希表和雙向鏈表確定tq時刻移動對象的運(yùn)行矢量 mv(mid，t，v，rid，pos)，移動對象的位置則為m〇q= (mid，rid，pos);
[0018] 步驟3: ti〈tq〈ti+1，當(dāng)前時刻移動對象未改變道路，移動對象在tq_ti間的平均速度 為兩次更新時刻移動對象速度的平均速度，則此時移動對象的位置m 〇q，
[0020] 步驟4:。〈丨(1〈。+1，當(dāng)前時刻移動對象已經(jīng)改變道路，由此可知在時刻七+1的更新是 因?yàn)榈缆返淖兓鸬?，Srid是道路的長度，
[0022] 二、移動對象現(xiàn)在和未來位置的全時態(tài)位置預(yù)測
[0023] 移動對象在一段時間內(nèi)tq-^的近似速度可以用移動對象過去時間內(nèi)的平均速度 與路段平均速度來綜合表達(dá)，其中tn為移動對象最后一次更新提交的時間，
[0024] 步驟1:移動對象過去時間段內(nèi)的平均速度
[0025] Vpast = θν? +：0(1-#)ν4 + - + ,>.Α-Θ:(Χ- θγν_η 公八 3·
[0026] η為移動對象更新的次數(shù)，？1為移動對象距離當(dāng)前第i次更新的速度，ie[0，n]，0 為相關(guān)系數(shù)，θ￡[0，1] ;
[0027] 步驟2:道路中移動對象的平均速度％
[0028] 先求得路段Α前路段的平均速度，在此之前必須確定要取路段前路段的數(shù)量w，處 于同一條道路的移動對象之間的速度影響比較大，因此W值取道路Road中處于道路段A之后 的路段數(shù)
[0029] w = Roadaii-RoadA 公式 4;
[0030] 其中Roadall為Road中路段總數(shù)，RoadA為路段A處于Road中的路段位置，對于其中 任何一個道路段內(nèi)的平均速度，為了降低時間開銷提高預(yù)測準(zhǔn)確度，采用t n時刻的平均速 度t，那么段內(nèi)移動對象的平均速度可用如下公式得出：
[0032] 其中ns為該段中移動對象的個數(shù)，Vl為移動對象距離^時刻最短的更新速度，那么 對于個道路段來說，平均速度可以用公式表達(dá)為：
[0033] L =心,（4 + 0(1-十仍l-W及（q + '" + 耀-仍"及（Λ，）公式 6;
[0034] 步驟3:移動對象的速度預(yù)測
[0035] 綜合公式3、4、5、6可得移動對象在未來一段時間內(nèi)的預(yù)測速度，移動對象的預(yù)測 速度可以由以下公式得到
[0036] I' = Ον,,·：,,： + (6(1 - ())\\ 公 r:C 7;
[0037] 移動對象的位置信息根據(jù)公式8計算得到
[0038] Μ^ =ρ〇^ + ν *^ -Q 公式 8。
[0039] 又進(jìn)一步，在預(yù)測移動對象現(xiàn)在和未來位置的全時態(tài)位置的步驟1中，如果數(shù)據(jù)波 動較大，則Θ值應(yīng)取大一些，可以增加近期數(shù)據(jù)對預(yù)測結(jié)果的影響；如果數(shù)據(jù)波動平穩(wěn)，則Θ 值應(yīng)取小一些。
[0040] 進(jìn)一步，本發(fā)明還根據(jù)上述的城市路網(wǎng)上基于R樹的全時態(tài)移動對象索引方法提 出一種進(jìn)行索引一定時空范圍內(nèi)移動對象標(biāo)識集合的方法，包括如下步驟：
[0041 ] 步驟1:確認(rèn)查詢區(qū)域(Λχ，Ay，At);
[0042]步驟2:根據(jù)查詢窗口 [ (xl，yl)，（x2，y2)]，搜索上層R*-tree，遍歷到葉子結(jié)點(diǎn)，借 助封閉路段信息e，求得查詢窗口與封閉路段的交點(diǎn)；
[0043 ]步驟3:計算出交點(diǎn)在街道中的位置pos;
[0044] 步驟4:査詢區(qū)域與一個道路可能有多個交點(diǎn)，對應(yīng)于一個偶對(rid,period)其中 period包含一個或者多個pos信息，查詢區(qū)域與多個道路相交，則對應(yīng)于一組偶對，在rid對 應(yīng)的下層R-tree中查詢與（period, At)相交的軌跡單元，并輸出軌跡單元的移動對象標(biāo) 識。
[0045] 對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0046] (1)為了提高索引移動對象軌跡信息的效率，引入了動態(tài)鏈表和移動對象哈希表， 通過訪問哈希表和動態(tài)鏈表可直接得出移動對象的歷史軌跡信息，而無需搜索整個層移動 對象樹森林。
[0047] (2)為了應(yīng)答在兩次更新時間之間及最后一次更新之后的查詢請求，采用了指數(shù) 平滑法預(yù)測移動對象的速度，提高了移動對象在速度預(yù)測方面的精度。
[0048] (3)該索引結(jié)構(gòu)支持移動對象的全時態(tài)位置查詢，包括歷史軌跡查詢、實(shí)時位置查 詢、將來時刻位置預(yù)測和時空范圍查詢。
【附圖說明】
[0049] 圖1是本發(fā)明的移動對象索引結(jié)構(gòu)圖。
[0050] 圖2是本發(fā)明的路網(wǎng)不意圖。
[0051] 圖3是本發(fā)明的路網(wǎng)下移動對象三維時空軌跡及二維投影示意圖。
[0052]圖4是本發(fā)明的輔助索引結(jié)構(gòu)。 具體實(shí)施方案
[0053]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0054]本發(fā)明提供的是支持移動對象全時態(tài)查詢的索引結(jié)構(gòu)，具體通過以下方案實(shí)現(xiàn) 的：
[0055] 一、體系結(jié)構(gòu)
[0056]本索引分為上下雙層索引結(jié)構(gòu)，對靜態(tài)路網(wǎng)信息采用狀-tree進(jìn)行索引，并設(shè)計道 路索引表來管理下層R-tree森林;對實(shí)時更新的移動對象運(yùn)動軌跡采用結(jié)點(diǎn)更新代價較小 的R-tree進(jìn)行索引，設(shè)計軌跡單元索引表和雙向鏈表輔助結(jié)構(gòu)對索引協(xié)同管理。
[0057]下面我們給出幾個部分的具體說明：
[0058]上層狀-tree索引：基于x-y平面的狀-tree索引，用于索引路網(wǎng)中的封閉路段，其 葉子結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為〈1&1(1，6>。'表示包含該封閉路段的冊1?，1(1為該葉子節(jié)點(diǎn)在索引 中的標(biāo)識，e為表示封閉路段。中間節(jié)點(diǎn)用〈1^4(1'，？>表示，1^為包含下層節(jié)點(diǎn)的1?1^(1' 為節(jié)點(diǎn)在索引中的標(biāo)識，P為指向下層結(jié)點(diǎn)的指針。
[0059]下層R-tree索引：下層結(jié)構(gòu)是一組與每條道路對應(yīng)得R-tree索引，用于索引移動 對象軌跡單元。其葉子結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為<MPt,丨(1，11^，11^，11^(1>爲(wèi)1；為?〇8-1:(位置和時間） 平面中包含該軌跡的MBR，id為葉子節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識，mv s和mve分別表示軌跡單元起始和結(jié)束運(yùn) 行矢量，如果為活動軌跡單元，則mve為空。mid表示移動對象的標(biāo)識。中間結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為〈 Mpt，id '，p>，Mpt是包含下層結(jié)點(diǎn)的MBR，id'為中間節(jié)點(diǎn)標(biāo)識，p為指向下層結(jié)點(diǎn)的指針。
[0060]道路索引表:其主要對下層基于道路的R-tree森林進(jìn)行管理，其中key的值為道路 標(biāo)識rid，value為道路對應(yīng)的R-tree索引。
[0061 ] 軌跡單元索引表和雙向鏈表:通過軌跡單元哈希表來管理移動對象的軌跡單元， key取值為移動對象標(biāo)識mid，value為一個雙向鏈表，用1 inkedl ist表示，包含具體移動對 象的所有軌跡單元LU，其按時間先后順序加入到鏈表中，根據(jù)移動對象提供的位置信息不 斷進(jìn)行更新。當(dāng)收到一條位置更新信息時，首先形成軌跡單元U，將其插入到R-tree中，并返 回在R-tree中的位置標(biāo)識uid形成鏈表軌跡單元LU(U，uid)插入到1 inkedl ist中，在維護(hù)索 引的同時對linkedlist和軌跡單元哈希表進(jìn)行維護(hù)。
[0062] 本索引的建立和維護(hù)的主要步驟如下：
[0063] 步驟1:根據(jù)移動對象位置更新信息m查找基于x-y的上層索引，找到移動對象所處 的封閉路段e，并取出其相關(guān)信息。
[0064] 步驟2:通過e信息以及X，y坐標(biāo)信息求得移動對象在所屬道路上的pos
[0065] 位置，形成運(yùn)行矢量mv = (mid, t，v，rid，pos)。其中，pose [0, 1]為對象所處道路 的相對位置，t為采集該運(yùn)行矢量的時間，V表示該移動對象在t時刻的速度，rid為道路標(biāo) 識。
[0066] 步驟3:通過r id訪問道路索引表，取得道路對應(yīng)的R-tree;
[0067] 步驟4 :根據(jù)mid訪問軌跡單元哈希表，獲得軌跡單元鏈表，訪問鏈表尾結(jié)點(diǎn)lu-tail ；
[0068] 步驟5:若lu-tail為空，表示初次收到該對象位置信息，則插入活動軌跡單元U (mvn)到R-tree中，并記錄它在R-tree中的位置uid，通過(U，uid)生成鏈表軌跡單元LU，并 插入到鏈表；
[0069] 步驟6:若lu-tail不為空，根據(jù)lu-tail中的uid信息找到并刪除R-tree中的活動 軌跡單元U(mvn)。插入連續(xù)軌跡單元U(mvs，mve)，插入活動軌跡單元U(mv n)，最后在鏈表中 刪除lu-tail;
[0070] 步驟7:將連續(xù)軌跡單元和活動軌跡單元相繼添加到鏈表尾部，進(jìn)而建立索引的同 時并維護(hù)鏈表信息。
[0071] 本發(fā)明基于上述的索引結(jié)構(gòu)，采用能夠預(yù)測移動對象過去，現(xiàn)在和未來的全時態(tài) 的方法，具體情況如下：
[0072] 1、移動對象過去位置索引
[0073] 步驟1:確認(rèn)查詢時間tq，判斷tq所屬位置更新時間，如果tq發(fā)生在位置更新的時刻 執(zhí)行步驟2;如果t q發(fā)生在兩個更新時刻之間執(zhí)行步驟3，步驟4;
[0074] 步驟2: tq=ti，根據(jù)軌跡單元哈希表和雙向鏈表確定tq時刻移動對象的運(yùn)行矢量 mv(mid，t，v，rid，pos)，移動對象的位置則為m〇q= (mid，rid，pos) 〇
[0075] 步驟3: ti〈tq〈ti+1，當(dāng)前時刻移動對象未改變道路，移動對象在tq_ti間的平均速度 為兩次更新時刻移動對象速度的平均速度，則此時移動對象的位置m 〇q，
[0077] 步驟4:?！簇?1〈。+1，當(dāng)前時刻移動對象已經(jīng)改變道路，由此可知在時刻七+1的更新是 因?yàn)榈缆返淖兓鸬模琒rid是道路的長度。
[0079] 2、移動對象現(xiàn)在和未來位置的全時態(tài)位置預(yù)測
[0080] 移動對象在一段時間內(nèi)tq-tn，（其中^為移動對象最后一次更新提交的時間）的近 似速度可以用移動對象過去時間內(nèi)的平均速度與路段平均速度來綜合表達(dá)。本專利采取指 數(shù)平滑法，指數(shù)平滑法符合了移動對象速度預(yù)測的條件，既考慮移動對象過去的速度信息， 又考慮處在移動對象前面的移動對象的速度信息，對于新數(shù)據(jù)賦予更大一些的權(quán)重而舊數(shù) 據(jù)賦予較小的權(quán)重。
[0081 ]步驟1:移動對象過去時間段內(nèi)的平均速度
[0082] Vpast +Θ{\ - Θ)ν_ι +0(1-0)2v_2 + #(1-^)ην_?? 公式 3.
[0083] η為移動對象更新的次數(shù)，ν-移動對象距離當(dāng)前第i次更新的速度，1￡[0，1!]。0 為相關(guān)系數(shù)，θ e [0，1 ]，θ的取值容易受主觀影響，如果數(shù)據(jù)波動較大，值應(yīng)取大一些，可以 增加近期數(shù)據(jù)對預(yù)測結(jié)果的影響。如果數(shù)據(jù)波動平穩(wěn)，值應(yīng)取小一些。
[0084] 步驟2:道路中移動對象的平均速度&
[0085] 先求得路段A前路段的平均速度，但在此之前必須確定要取路段前路段的數(shù)量w。 處于同一條道路的移動對象之間的速度影響比較大，因此w值取道路Road中處于道路段A之 后的路段數(shù)
[0086] w = Roadaii-RoadA 公式 4
[0087] 其中RoacUii為Road中路段總數(shù)，RoadA為路段A處于Road中的路段位置。對于其中 任何一個道路段內(nèi)的平均速度，為了降低時間開銷提高預(yù)測準(zhǔn)確度，采用tn時刻的平均速 度i，那么段內(nèi)移動對象的平均速度可用如下公式得出
[0089] 其中ns為該段中移動對象的個數(shù)，Vl為移動對象距離^時刻最短的更新速度，那么 對于個道路段來說，平均速度可以用公式表達(dá)為
[0090] i + -0)5(5) +沒(1 -6?)2漢(〇+'.. +沒(1-句?(嫁）公式 6
[0091]步驟3:移動對象的速度預(yù)測
[0092] 綜合公式3、4、5、6可得移動對象在未來一段時間內(nèi)的預(yù)測速度，移動對象的預(yù)測 速度可以由以下公式得到
[0093] v = …公式 7
[0094] 移動對象的位置信息根據(jù)公式8計算得到
[0095] m〇4 = P0sH+v^(tv-Q 公式 8
[0096] 如圖1所示，本索引方案分為上下兩層，上層索引是基于路網(wǎng)的R*-tree索引結(jié)構(gòu)， 下層是基于P〇s-t平面的R-tree索引森林。下面分別對這兩部分進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0097]上層索引結(jié)構(gòu)主要是對如圖2所示的路網(wǎng)建立的狀-tree索引，以封閉路段為基本 索引單位。圖2為路網(wǎng)在上層索引中的對應(yīng)關(guān)系，道路rl包含2個封閉路段&1.&^1.13)，于 是形成2條記錄存儲于包含封閉路段MBR信息的葉子節(jié)點(diǎn)中。圖2矩形框中示例給出了MBR3 的范圍。地圖中的每個封閉路段被一個最小矩形框包含，所有最基本的最小邊界矩形被融 合為較大的MBR中，進(jìn)一步迭代，重復(fù)上述過程計算更大的MBR，最終路網(wǎng)被一個最大的MBR 包含。
[0098]如圖1下半部分所示，下層索引結(jié)構(gòu)對應(yīng)R-tree森林，用于索引移動對象的軌跡單 元。移動對象基于pos-t平面的軌跡片段被下層森林管理，如圖3移動對象在道路上r運(yùn)動， 那么它的所有軌跡單元被道路r對應(yīng)的R-tree管理，其中圖3中的虛線部分表示活動軌跡單 元，如果移動對象從一條道路運(yùn)動到另一條道路，那么它的軌跡單元將被兩個道路R-tree 管理。
[0099]如圖4所示的索引輔助結(jié)構(gòu)提高了查詢的效率。移動對象的運(yùn)動軌跡跨越了多條 道路，為了查詢器歷史運(yùn)動軌跡，需要自上而下遍歷整個R-tree森林，而采用哈希表和雙向 鏈表構(gòu)成的輔助結(jié)構(gòu)后，僅需將其加載到緩存進(jìn)行維護(hù)，查找移動對象軌跡不再需要遍歷 R-tree森林，極大地提高了查詢的效率。
[0100] 本發(fā)明提供的是基于上述索引結(jié)構(gòu)的移動對象位置的索引方法，該方法用于索引 時空范圍內(nèi)移動對象標(biāo)識集合，其包括如下步驟：
[0101] 步驟1:確認(rèn)查詢區(qū)域(Λχ，Ay，At);
[0102]步驟2:根據(jù)查詢窗口 [ (xl，yl)，（x2，y2)]，搜索上層R*-tree，遍歷到葉子結(jié)點(diǎn)，借 助封閉路段信息e，求得查詢窗口與封閉路段的交點(diǎn)；
[0103] 步驟3:計算出交點(diǎn)在街道中的位置pos;
[0104] 步驟4:査詢區(qū)域與一個道路可能有多個交點(diǎn)，對應(yīng)于一個偶對(rid,period)其中 period包含一個或者多個pos信息。查詢區(qū)域與多個道路相交，則對應(yīng)于一組偶對，在rid對 應(yīng)的下層R-tree中查詢與（period, At)相交的軌跡單元，并輸出軌跡單元的移動對象標(biāo) 識。
[0105] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修 改、等同替換、改進(jìn)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 城市路網(wǎng)上基于財對的全時態(tài)移動對象索引方法，其特征在于包括W下步驟： 步驟1:根據(jù)移動對象位置更新信息m查找基于x-y的上層索引，找到移動對象所處的封 閉路段e，并取出其相關(guān)信息； 步驟2:通過e信息W及x，y坐標(biāo)信息求得移動對象在所屬道路上的POS位置，形成運(yùn)行 矢量mv= (mid,t,v,;rid,pos)，其中，pose [0,1]，為對象所處道路的相對位置，t為采集該 運(yùn)行矢量的時間，V表示該移動對象在t時刻的速度，rid為道路標(biāo)識； 步驟3:通過r id訪問道路索引表，取得道路對應(yīng)的R-tree; 步驟4:根據(jù)mid訪問軌跡單元哈希表，獲得軌跡單元鏈表，訪問鏈表尾結(jié)點(diǎn)lu-tail; 步驟5:若lu-tail為空，表示初次收到該對象位置信息，則插入活動軌跡單元U(mvn)到 R-化ee中，并記錄它在R-tree中的位置uid，通過化,uid)生成鏈表軌跡單元LU，并插入到鏈 表； 步驟6:若lu-tail不為空，根據(jù)lu-tail中的uid信息找到并刪除R-化ee中的活動軌跡 單元U(mvn)，插入連續(xù)軌跡單元U(mvs，mve)，插入活動軌跡單元U(mvn)，最后在鏈表中刪除 tail ； 步驟7:將連續(xù)軌跡單元和活動軌跡單元相繼添加到鏈表尾部，建立索引，同時維護(hù)鏈 表信息。2. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市路網(wǎng)上基于財對的全時態(tài)移動對象索引方法進(jìn)行預(yù) 測移動對象過去、現(xiàn)在和未來的全時態(tài)的方法，其特征在于包括如下步驟： 一、 移動對象過去位置索引 步驟1 :確認(rèn)查詢時間tq，判斷tq所屬位置更新時間，如果tq發(fā)生在位置更新的時刻執(zhí)行 步驟2;如果tq發(fā)生在兩個更新時刻之間執(zhí)行步驟3，步驟4 ; 步驟2: tq=ti，根據(jù)軌跡單元哈希表和雙向鏈表確定tq時刻移動對象的運(yùn)行矢量mV (mid,t,v,;rid,pos)，移動對象的位置則為m〇q= (mid,;rid,pos); 步驟3:ti<tq<ti + l，當(dāng)前時刻移動對象未改變道路，移動對象在tq-ti間的平均速度為兩 次更新時刻移動對象速度的平均速度，則此時移動對象的位置moq，祭式1 步驟4:tl<tq<tl + l，當(dāng)前時刻移動對象已經(jīng)改變道路，由此可知在時刻tl + 1的更新是因?yàn)?道路的變化引起的，Srid是道路的長度，公式2; 二、 移動對象現(xiàn)在和未來位置的全時態(tài)位置預(yù)測 移動對象在一段時間內(nèi)tq-tn的近似速度可W用移動對象過去時間內(nèi)的平均速度與路 段平均速度來綜合表達(dá)，其中tn為移動對象最后一次更新提交的時間， 步驟1 :移動對象過去時間段內(nèi)的平均速度心公式3; η為移動對象更新的次數(shù)，v-i為移動對象距離當(dāng)前第i次更新的速度，1￡[〇，11]，0為相 關(guān)系數(shù)，θε[〇，1]; 步驟2:道路中移動對象的平均速度石 先求得路段A前路段的平均速度，在此之前必須確定要取路段前路段的數(shù)量W，處于同 一條道路的移動對象之間的速度影響比較大，因此W值取道路Road中處于道路段A之后的路 段數(shù) w = Roadaii_RoadA 公式 4; 其中Roadaii為Road中路段總數(shù)，RoadA為路段A處于Road中的路段位置，對于其中任何一 個道路段內(nèi)的平均速度，為了降低時間開銷提高預(yù)測準(zhǔn)確度，采用tn時刻的平均速度^，那 么段內(nèi)移動對象的平均速度可用如下公式得出：公式5; 其中ns為該段中移動對象的個數(shù)，VI為移動對象距離tn時刻最短的更新速度，那么對于 個道路段來說，平均速度可W用公式表達(dá)為：步驟3:移動對象的速度預(yù)測 綜合公式3、4、5、6可得移動對象在未來一段時間內(nèi)的預(yù)測速度，移動對象的預(yù)測速度 可W由W下公式得到3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的城市路網(wǎng)上基于R樹的全時態(tài)移動對象索引方法進(jìn)行預(yù)測移 動對象過去、現(xiàn)在和未來的全時態(tài)的方法，其特征在于在預(yù)測移動對象現(xiàn)在和未來位置的 全時態(tài)位置的步驟1中，如果數(shù)據(jù)波動較大，則Θ值應(yīng)取大一些，可W增加近期數(shù)據(jù)對預(yù)測結(jié) 果的影響;如果數(shù)據(jù)波動平穩(wěn)，則Θ值應(yīng)取小一些。4. 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市路網(wǎng)上基于財對的全時態(tài)移動對象索引方法進(jìn)行索 引一定時空范圍內(nèi)移動對象標(biāo)識集合的方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟1:確認(rèn)查詢區(qū)域(Δχ，Ay，At); 步驟2:根據(jù)查詢窗口 [^1，71)，^2,72)]，捜索上層燦-付66，遍歷到葉子結(jié)點(diǎn)，借助封 閉路段信息e，求得查詢窗口與封閉路段的交點(diǎn)； 步驟3:計算出交點(diǎn)在街道中的位置POS; 步驟4:査詢區(qū)域與一個道路可能有多個交點(diǎn)，對應(yīng)于一個偶對（rid, period)其中 period包含一個或者多個pos信息，查詢區(qū)域與多個道路相交，則對應(yīng)于一組偶對，在rid對 應(yīng)的下層R-tree中查詢與（period, At)相交的軌跡單元，并輸出軌跡單元的移動對象標(biāo) 識。
【文檔編號】G06F17/30GK106095802SQ201610374502
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】張深深, 郁浩春, 韓京宇
【申請人】南京郵電大學(xué)