基于DR-tree的室内移动对象索引研究

对于移动对象历史轨迹索引,现有的方案绝大多数都基于室外空间,难以直接应用于室内空间中;同时,未将对象本身作为一个独立的维度加以索引,无法提供高效的对象轨迹查询方式。对此,提出了一个室内环境下的移动对象索引结构DR-tree来对移动数据的位置、时间、对象三个维度进行索引,并将位置维与对象维解耦,将三维索引转换为两个二维索引,同时给出查询优化方案。实验结果表明,与现有的室内环境下的索引方案RTR-tree相比,该结构不仅能够提供高效的时空查询,而且还能提供高效的对象轨迹查询。

移动对象索引技术研究进展

在位置服务、交通控制等移动计算领域,移动对象索引技术广泛应用于对移动终端的空间位置进行存储和检索。本文深入分析了移动对象历史轨迹、当前位置和未来位置预测等各种索引技术,并根据索引空间及结构的不同对现有移动对象索引方法进行了详细的分类比较与讨论,对移动对象索引技术研究方向进行了展望。

时空数据库中的移动对象索引研究

主要探讨了近年移动对象索引结构的研究成果,对不同的研究方法给出了比较,并且给出了移动对象索引结构的问题和发展方向。

一种支持高效并发访问的移动对象索引

针对移动对象当前及未来位置索引不能有效支持多用户并发访问的问题,提出了一种支持高效并发访问的移动对象索引CS2B-tree(Concurrent Space-filling curve enabled Cache Sensitive B+-tree)。该索引结合了Bx-tree和CSB+-tree的特点,因而能够支持对移动对象进行预测查询且具有缓存敏感特性。重点研究了一种针对CS2B-tree的两层锁并发访问机制,特别是设计了一种网格锁备忘录结构,使得索引能够支持多任务并发执行。基于并发访问机制,分别提出了CS2B-tree的并发更新算法及并发预测范围查询算法。实验表明,相对于Bx-tree,CS2B-tree的并发访问的吞吐量提高了15.1%,响应时间减少了14.9%。

动态环境下移动对象索引技术研究

TPR-tree是目前广泛使用的移动对象当前及未来位置索引技术。该文综合考虑移动对象在速度域和空间域中的分布，提出了ETPR树索引结构，首先在速度域中对移动对象集进行划分，根据速度矢量大小将移动对象映射到不同的速度桶，每个速度桶中移动对象具有相近的速度矢量；对每个速度桶中的移动对象，则利用TPR树进行索引。性能分析和实验表明，ETPR树索引的动态更新性能和查询性能均优于TPR＊-tree等索引。

基于动态网格的移动对象索引

在移动对象数据库中,移动对象的数量可能会经常变化,这就给索引技术提出了新的挑战。移动对象索引技术的效率是移动对象数据库的一个重要研究课题。为了防止数据库由于移动对象数量的变化而导致性能锐减,本文在网格文件索引的基础上提出了一种动态网格索引技术。通过实验比较显示,它相对于静态索引具有更好的适应性。

支持预测查询和部分历史查询的移动对象索引方法

针对TPR*-tree隐含移动对象部分最近历史信息但不能提供历史信息查询的问题,将移动对象创建或更新时间引入到索引树中,提出一种既支持预测查询又支持部分历史信息查询的索引树Basic HTPR*-tree,为全时态查询奠定了坚实的基础.同时,为了支持移动对象的频繁更新,在Basic HTPR*-tree索引树基础上引入内存概要结构和Hash辅助索引结构,提出支持自底向上更新策略的HTPR*-tree索引结构.实验结果表明,HTPR*-tree更新性能优于TPR*-tree和Basic HTPR*-tree(TD_HTPR*-tree),预测查询性能仅仅稍逊于TPR*-tree.

一种高效的移动对象索引

提出了一种基于R-树和聚类算法的高效移动对象索引,这种索引能够有效地回答各种查询,包括范围查询、瞬时查询和最邻近查询。这种索引的新特征是在节点发生分裂时采用另外一种的聚类方法,即k-means算法,取代传统的“两路”分裂算法,而采用“多路”分裂算法。通过实验比较,这种新的索引结构在各种条件下性能比其它相关算法优越。

基于星型传感器网络的支持多种查询的分布式交通移动对象索引

笔者提出一种新的基于分布式的移动对象索引DMQI,针对星型拓扑结构的传感器网络特点,从对象和时空范围2个维度出发,有效管理移动对象历史和当前位置信息,高效支持对历史和当前数据信息的对象查询和范围查询,并根据索引设计合适的更新查询算法。

支持多种查询的室内移动对象索引

随着室内定位技术的广泛应用,室内位置服务快速发展.移动对象索引技术作为支撑位置服务的核心技术,大多数都基于室外环境,难以直接应用于室内空间.现有的室内移动对象索引,仅关注对移动对象历史数据的查询,且支持的查询类型单一.为此,提出MQII(multiple queries indoor index)索引结构,对移动对象历史和当前位置信息进行索引,能够同时支持对象位置查询、轨迹查询以及时空范围查询.索引采用对象链表和桶链表结构,实现从对象和时空范围2个方面对移动对象数据的管理;提出针对该索引结构的有效更新、查询算法;实验结果表明,与现有室内移动对象索引相比,索引不仅能够支持历史查询和当前查询,还能够同时高效支持对象位置查询、轨迹查询和范围查询.该方法可应用于办公楼、医院等多种室内空间.

移动对象索引方法研究

传统空间索引结构因无法适应大量的更新操作而不能应用于移动对象的存储和检索。本文介绍了三种主要移动对象索引方法的基本思想,即R树及其变形树、四叉树及其变形树以及网格文件及其变形算法,并进行了分析对比,在此基础上提出了混合索引结构,比已知的索引结构效率更高。

移动对象索引ST-tree

研究了一种基于时空"对称"和"统一"处理的索引模式ST-tree.首先,根据路网移动对象特征,以空间间隔和时间期间组成的时空矩形为技术处理单元,讨论了一般区间元素集合上基于下右优先遍历序列的结构关系;其次,将时空矩形数据集合映射为空间间隔集合和时间期间集合,应用区间结构关系建立了路网移动对象数据集合数据结构;另外,由此研究了基于历史信息的移动对象索引ST-tree,它具有"一次一集合"的数据操作模式;最后,采用常规用例数据设计了基本仿真,通过与现有基本工作比较评估表明了ST-tree的可行性与有效性.

移动对象索引结构研究

为了提高TPR-树的查询效率，本文提出了基于序的移动对象索引结构一OTPR一树，规定OTPR一树中的所有中间节点及叶子节点按其空间位置满足某种序的关系，使得对于较大的查询窗口查询时能够快速剪枝。

支持频繁更新的移动对象混合索引方法

TPR-tree是目前广泛使用的移动对象当前及未来位置索引技术,但是其频繁更新性能低下.通过在TPR-tree上增加一个指向索引树中间节点的直接访问表(direct-accesstable)内存结构和建于叶节点之上的Hash辅助索引结构,提出了一种支持频繁更新的移动对象混合索引HTPR-tree,并提出了基于HTPR-tree的扩展自底向上(EBUU)更新算法.性能分析和实验表明,采用EBUU算法的HTPR-tree动态更新性能大大高于TPR-tree等索引,而查询性能仅仅稍逊.

基于速度分布的移动对象混合索引方法

TPR*树是目前广泛使用的移动对象当前及未来位置预测索引技术,但是其频繁更新及查询性能随着时间变化而急遽下降.文中提出了一种基于速度分布的移动对象混合索引HVTPR树,综合考虑移动对象在速度域和空间域中的分布,首先在速度域中对移动对象集进行规则划分,根据速度矢量大小将移动对象映射到不同的速度桶,每个速度桶中移动对象具有相近的速度矢量;对每个速度桶中的移动对象,则利用TPR树进行索引.HVTPR树索引增加了一个建于移动对象标识上的Hash辅助索引结构,并采用增强的自底向上更新(EBUU)算法以提高其频繁更新性能,具有很好的动态更新性能和并发性.实验表明,采用EBUU算法的HVTPR树索引动态更新及查询性能优于TPR*树等通用索引技术.

边界约束的非相交球树实体对象多维统一索引

针对现有空间索引剖分结构复杂、节点重叠率高及对多维实体对象检索及运算支撑较弱等问题,构建了一种边界约束的非相交球实体对象多维统一空间索引;利用球的几何代数外积表达,提出了基于求交算子的直线-平面和直线-球面的相交判定与交点提取方法,建立了多维实体对象体元化剖分方法及包含边界约束的非相交离散球实体填充算法,实现了实体对象空间均匀、非重叠的分割,并在填充球的个数、重叠率以及对象逼近近似度等约束条件上获得了较好的平衡.定义了最小外包球生成与更新的迭代算法与包含球体积修正的批量Neural Gas层次聚类算法,在尽可能保证球树各分支平衡性的前提下,实现了索引层次体系的稳健构建.利用几何代数下球对象间几何关系计算的内蕴性与参数更新的动态性,实现了索引结构的动态生成与更新,进而设计了实体对象表面及其内部任意位置及区域的检索策略及基于实体索引的空间关系计算方法.基于不同实体对象的模拟实验显示,基于几何代数的实体对象索引可以有效实现多维实体对象表面及其内部任意位置及区域的快速检索,并能在有限时间内以较高的精度实现多维实体对象最近邻距离和动态实体对象相交状态的检索.相对于常用球树索引,所提出的索引方法在填充率、节点重叠率、填充误差、体元个数、层次球个数、体积百分比和时间占用等方面均具有明显优势,且不同分辨率剖分条件下的索引结构及空间关系计算精度具有更高的稳健性,可运用于具有较强时间约束下复杂多维动态场景中对象检索与空间关系计算.

移动对象数据库索引研究综述

对近年来移动对象索引技术的发展进行了总结。根据移动对象索引空间的不同,将移动对象索引分为无限制空间移动对象索引以及网络空间移动对象索引,分析了过去、现在、未来移动对象索引技术的发展情况,最后对移动对象索引未来发展方向进行了讨论。

时空相点移动对象数据索引PM-Tree

随着移动定位技术和无线通讯技术发展,移动对象的应用领域越来越广阔.位置随时间而变化的移动对象产生的时空数据具有规模大、多维性、结构复杂和关系复杂等特点.由于移动对象的运动轨迹大多被限定在特定的交通网络中,因此基于路网的移动对象索引成为时空数据索引研究的一个重要应用分支.目前,针对移动对象历史数据的区域查询优化的研究重点是如何提高窗口查询的效率.这类索引通常以同一线路为单位来组织轨迹数据的存储.索引通常采用两层的R-tree索引结构,上层的2D R-tree用于索引在某个区域内的线路,下层的2D R-tree用于索引某个时间段内在这些区域的移动对象.这类索引在处理轨迹信息的时间维度的时候,仅仅是把时间维度等同于空间的维度来进行R树维度的扩展.由于R树算法不能有效地降低最小限定矩形的空间堆叠问题,尤其是在数据量较大、数据维数增加时表现得更为明显.所以,为了提高路网中移动对象时空信息的存储以及查询的效率,本文则将轨迹信息中的时间数据和空间数据整合起来,提出了一种移动对象数据索引PM-tree(Phase-point Moving Object Tree).首先运用映射函数把路网中移动对象运动轨迹的二维时空矩形投影成带参数的一维"时空相点",并讨论了时空相点之间的偏序关系,建立了基于相点偏序划分的相点序分枝结构,为索引的建立提供了理论支撑.接着论文以MON-tree索引为基础,以相点序分枝结构来改进其下层索引结构,提出了时空相点移动对象数据索引,该索引能完成运动轨迹时空的一体化查询,能避免类R-tree索引中最小限定矩形堆叠导致的效率低下的问题,有效地缩小搜索空间.最后论文实现了索引的增量式动态更新管理.通过实验的对比分析,表明PM-tree索引不但能有效提高储存空间的利用率,"一次一集合"的查询模式还提高了查询性能.

路网移动对象聚集索引技术

结合能够解决重复计数问题的Sketch技术和能够以较小存储空间获得高效近似聚集查询结果的AMH+技术,借鉴aCN-RB-tree支持方向属性聚集的特性,提出了DSD+动态草图索引结构,解决了路网环境下移动对象的聚集查询问题。性能分析和试验结果表明:与现有的索引结构相比,DSD+在保证查询时间和查询误差优势的基础上显著减少了存储空间。

频繁更新环境下的移动对象索引研究

基于TPR*-树提出一种能有效减少更新开销的索引结构EUTPR*-树(Efficient Update TPR*-tree)。EUT-PR*-树采用基于主存的更新方法,更新时对象的删除操作在内存中完成,避免了TPR*-树中对象更新所导致的耗时的查找过期数据项的操作。同时,EUTPR*-树能有效利用主存资源。实验结果表明,与TPR*-树相比,EUTPR*-树以稍稍牺牲一部分查询性能为代价,大大提高了更新效率,更加适用于更新密集型应用。