网络受限移动对象过去、现在及将来位置的索引

提出了一种适合于网络受限移动对象数据库的动态轨迹R树索引结构(network-constrained moving objects dynamic trajectory R-Tree,简称NDTR-Tree).NDTR-Tree不仅能够索引移动对象的整个历史轨迹,而且能够动态地索引和维护移动对象的当前及将来位置.为了比较相关索引结构及算法的性能,进行了详细的实验.实验结果表明,与现有的基于道路网络的移动对象索引方法如MON-Tree和FNR-Tree等相比,NDTR-Tree有效地提高了对网络受限移动对象动态全轨迹的查询处理性能.     

支持频繁位置更新的不确定移动对象索引策略

移动数据采集和处理技术的迅速发展给研究人员提出了新的应用需求,如何在频繁位置更新应用中索引不确定移动对象的当前及未来位置信息成为当前的研究热点之一.TPU树是针对不确定移动对象的当前及未来位置信息索引的策略,其具有较高的概率域查询效率,但是其采用的传统自顶向下更新算法,存在频繁位置更新效率低下的问题.通过在TPU树上增加一个记录不确定移动对象状态特征的更新备忘录(UM)内存结构,文中提出了一种支持频繁位置更新的不确定移动对象索引策略TPU2M树,并在此基础之上提出了一种改进的基于备忘录(MMBU/I)的更新/插入算法.代价分析和实验仿真表明,采用MMBU/I算法的TPU2M树频繁更新性能大大优于TPU树和ABx树索引,且概率查询性能与传统索引大致相当,因此具有很好的实用价值和广泛的应用前景.     

一种移动对象数据库全时态区域查询处理方法

全时态区域查询方法是可以同时支持对于移动对象过去、现在以及预测性未来信息区域查询处理的方法,是移动对象数据管理的一个重要方面.在移动对象数据库领域,大量技术被提出以支持历史信息查询或未来信息预测,但是缺乏对于全时态区域查询方法的研究.提出一个可以支持精确区域查询的移动对象全时态查询方法,并支持对于历史信息的轨迹查询.为提高查询效率,提出索引结构PPF-index.在PPF-index中,首先在移动对象信息到达时,利用提出的TB_TPR-tree结构来索引移动对象现在以及预测性未来信息;其次,历史轨迹信息经过轨迹切分后利用3D R-tree进行索引;最后,提出基于PPF-index索引结构的全时态区域查询算法.全时态区域查询算法中的时间范围不同,需要访问的索引结构也不同.实验结果表明,PPF-index可以高效支持全时态查询,并具有很高的更新效率.     

一种基于概率模型的预测性时空区域查询处理

提出了一种基于概率模型的预测性时空区域查询处理方法.该方法采用Filter-Refinement方式来处理查询.首先,从数据库中选择所有可能满足查询的候选移动对象;然后,根据概率模型中定义的方法来计算候选移动对象满足查询的概率;最后,根据查询中指定的最小概率阈值过滤候选移动对象并返回查询结果.该概率模型将移动对象未来可能出现的位置定义为一个随机变量,并给出了计算移动对象在两种不同的运动模式下满足查询的概率值的方法.还提出了一种通过对大量历史轨迹抽样来获得概率密度函数(probability density function,简称PDF)的轨迹分析算法,并设计了概率密度函数索引STP-Index(spatio-temporal PDF-index).该索引能够有效地提高轨迹分析算法和概率计算的效率.实验结果表明,该查询处理方法能够有效地支持预测性时空区域查询的处理,提高查询结果的正确性,特别适合于具有较小的空间区域和长时间范围的预测性时空区域查询.     

一种基于固定网络的移动对象运动轨迹索引模型

实际应用中移动对象通常运动在城市固定道路上,针对此特征研究人员已提出一些相关索引模型,但都存在一定的局限性,表现为索引模型只管理对象的历史位置信息或实时位置信息以及只对窗口查询或轨迹查询进行优化.IMTFN是一种基于固定网络的移动对象运动轨迹索引模型,管理移动对象的实时位置信息和历史轨迹信息,并且有效优化窗口查询及轨迹查询操作.IMTFN由一个管理固定网络的2D R^＊-Tree、一组管理移动对象运动轨迹的1D R^＊-Tree以及记录移动对象实时位置信息的Hash结构组成.最后通过实验IMTFN分别与STR-Tree与FNR-Tree进行性能比较,证明IMTFN模型提供速度更快的查询操作.     

NU2RA:一种路网中不确定移动对象范围查询分析方法

目前移动对象的各类查询研究大多假设对象的位置确切可知,但实际上除了更新时刻外,其他时间对象的位置只是一个可能的范围.因而大多数基于确切位置的查询算法并不可行.而现有的涉及不确定性的查询方法大多仅针对自由移动的不确定查询或者不确定目标.针对道路网中查询和目标位置均不确定的情况,提出了一种NU2RA分析方法.根据查询范围对网络进行划分,用分布码表示目标的可能分布,得到不确定目标与不确定查询范围的22类拓扑关系,并且给出了目标在不确定查询范围内的概率计算方法.该方法不依赖于具体的不确定移动对象模型,对不确定历史轨迹和不确定的近期将来运动趋势同样适用.     

一种适合于频繁位置更新的网络受限移动对象轨迹索引

移动对象索引是支持海量移动对象管理的一项关键技术.目前的移动对象时空轨迹索引方法如STR-Tree、TB-Tree、FNR-Tree、MON-Tree等均直接以轨迹单元作为基本的索引记录单位,在位置更新时需要频繁地在索引中插入新的记录,从而严重地影响了数据库的总体性能.为了解决上述问题,文中提出一种网络受限移动对象的动态概略化轨迹R树索引(DSTR-Tree).DSTR-Tree将索引空间划分成等距格栅,并通过格栅单元对每一条移动对象轨迹进行概略化,然后以概略化轨迹单元为基本索引记录单位建立R树索引.由于概略化轨迹的粒度大大粗于原始轨迹,因此移动对象不需要在每次位置更新的同时触发索引更新,而仅需要在轨迹跨越当前格栅单元时才进行索引更新,从而显著地降低了索引更新的代价.实验结果表明,DSTR-Tree在移动对象数据库频繁位置更新的实际运行条件下,提供了良好的索引维护及总体查询处理性能.     

面向频繁位置更新的不确定移动对象索引策略

位置不确定性是移动对象的重要特点之一。已有的不确定移动对象索引技术旨在提高查询效率,但是当移动对象位置频繁更新时,存在更新代价较大的问题。针对移动对象频繁位置更新引起的开销增加问题,在TPU-tree索引结构上支持移动对象群组划分策略,给出了一种适用于频繁位置更新的索引结构GTPUtree。在此基础上提出了基于空间轨迹相似度的群组划分算法STSG(spatial trajectory of similarity group)和不确定移动对象群组更新算法。GTPU-tree通过减少同一分组中移动对象的更新次数,降低磁盘I/O次数,从而降低更新代价。通过实验对基于GTPU-tree和TPU2M-tree等索引结构的算法效率进行了对比分析,结果表明GTPU-tree相比于TPU2M-tree在移动对象数量较大时,GTPU-tree的更新代价将低于TPU2M-tree;与TPUtree相比插入性能提高约30%,更新代价降低约35%。     

基于路网的移动对象动态双层索引结构

为了支持对大规模不确定性移动对象当前及将来位置的查询,亟需设计更加有效和高效的索引结构.当前索引算法主要考虑索引建立和维护的效率问题或关注基于索引进行查询时的准确性,对索引建立维护以及查询时性能综合考虑的研究较少.针对已有方法的不足,提出基于路网的移动对象动态双层索引结构DISC-tree,对静态路网信息采用R~*-tree索引,对实时更新的移动对象运动轨迹采用结点更新代价较小的R-tree进行索引,设计哈希表和双向链表辅助结构对索引协同管理.成都市真实地图数据集上的实验结果表明:相比于经典的NDTRtree,DISC-tree在索引建立和维护方面时间代价平均减少39.1%,移动对象轨迹查询时间代价平均减少24.1%;相比于FNR-tree,DISC-tree的范围查询准确率平均提高约31.6%.     

面向路网的移动对象全时态高效索引模型

针对现有索引模型的冗余搜索问题,考虑路网拓扑结构及交叉口转向约束条件,提出一种面向路网的移动对象全时态高效索引模型。采用添加临近路段信息的方法索引历史轨迹和实时位置信息,设计新型窗口查询算法,实现移动对象查找,并运用指数平滑法进行轨迹的预测。实验结果表明,该模型具有较好的更新及查询性能。     

受限网络移动对象不确定性轨迹的查询

针对移动对象轨迹的内在不确定性及其导致的查询精度较低的问题,将已有移动对象的空间轨迹不确定性模型应用于网络移动对象的轨迹表示中。在此基础上,将概率查询方法运用到受限网络移动对象的不确定轨迹查询中,提出移动对象轨迹的不确定性点查询和概率范围查询方法。实验结果表明,该方法具有较高的查询效率。     

搜索路网空间中时空相似轨迹

为了分析移动对象行为特征,需要一种度量轨迹间相似性的方法,虽然在欧氏空间检索移动对象相似轨迹的研究较多,但在路网空间这种研究还不多见。在实际应用方面,大多数移动对象位于路网空间而不是欧氏空间。本文研究了路网空间相似轨迹的特性,并提出了一种在路网空间搜索相似轨迹的度量方法。实验结果表明该方法不仅是搜索相似轨迹的实用技术,也是一种较好的轨迹聚类方法     

移动对象数据库模型、查询语言及实时交通流分析

提出一种移动对象数据库模型——Dynamic Transportation Network Based Moving Objects Database(简称DTNMOD),并给出了DTNMOD中基于移动对象时空轨迹的网络实时动态交通流分析方法.在DTNMOD中,交通网络被表示成动态的时空网络,可以描述交通状态、拓扑结构以及交通参数随时间的变化过程;网络受限的移动对象则用网络移动点表示.DTNMOD 模型包含了完整的数据类型和查询操作的定义,因此可以在任何可扩充数据库(如PostgreSQL 或SECONDO)中实现,从而得到完整的数据库模型和查询语言.为了对相关模型的性能进行比较与分析,基于PostgreSQL 实现了一个原型系统并进行了一系列的实验.实验结果表明,DTNMOD 提供了良好的区域查询及连接查询性能.     

基于对象关系数据库的移动对象数据库管理系统的研究

基于对象关系数据库设计了一个移动对象的数据模型，查询语言和相应的数据库管理系统。此系统结合GIS数据库系统能够表述移动物体和支持对运动物体的查询，从而实现基于位置的服务。本系统支持不确定性和复杂可扩展的空间结构，最后描述了这个系统的执行与实现。     

XBR树:一种基于四叉树的空间对象移动路径索引结构

地理信息系统(Geographic Information System,GIS)重要的研究课题之一就是有效跟踪移动空间对象,这个研究方向是与当前快速发展的移动应用密切相关的,这是因为只有很好地研究移动空间对象索引技术,才能够满足用户各种空间、范围、时空等类型的查询需求.在本文中主要讨论了一种被称为(External Balaced Regular trees-XBR trees)[1,11]的移动空间对象数据库索引结构,采用XBR树索引能够有效支持区域查询,尤其是在关于移动空间对象历史移动路径查询上,能够有效提高系统效率.     

Safety assessment of robot trajectories for navigation in uncertain and dynamic environments

This paper presents a probabilistic framework for reasoning about the safety of robot trajectories in dynamic and uncertain environments with imperfect information about the future motion of surrounding objects. For safety assessment, the overall collision probability is used to rank candidate trajectories by considering the probability of colliding with known objects as well as the estimated collision probability beyond the planning horizon. In addition, we introduce a safety assessment cost metric, the probabilistic collision cost, which considers the relative speeds and masses of multiple moving objects in which the robot may possibly collide with. The collision probabilities with other objects are estimated by probabilistic reasoning about their future motion trajectories as well as the ability of the robot to avoid them. The results are integrated into a navigation framework that generates and selects trajectories that strive to maximize safety while minimizing the time to reach a goal location. An example implementation of the proposed framework is applied to simulation scenarios, that explores some of the inherent computational trade-offs.     

移动对象查询研究进展

移动对象查询技术是目前数据库技术研究的热点。移动对象的查询处理技术不仅要追求高效率和高精确度,而且要充分考虑到现实可行性和不同维度空间的可拓展性。本文基于前人对移动对象查询的分类方法,根据移动对象查询的发展动态,将移动对象查询分为轨迹查询和坐标查询两大类;回顾了已有的各种查询处理方法,分析了各种方法的优缺点,并且基于方法间的继承性和互补性,为后续的查询研究提出了建议。     

基于曼哈顿距离的不确定移动对象概率Skyline查询

在众多应用中,由于受到测量仪器精度、更新延迟、网络带宽等限制,不同形式的数据不确定性广泛存在。目前,不确定数据中的信息查询受到数据库研究领域学者的关注,并且为不确定数据寻找高效的分析方法也成为了一个热门课题。本文针对基于曼哈顿距离的不确定移动对象概率Skyline查询问题,提出一个基于曼哈顿距离的概率Skyline模型用于求解不确定移动对象在某时刻是Skyline的概率,并得到一个p-t-Skyline结果集,此集合包含所有在t时刻Skyline概率至少是p的移动对象。在实际应用中,计算大量不确定移动对象的Skyline概率过程繁琐,代价高昂。为提高概率Skyline查询过程的计算效率,本文提出包含“采样-限定-修剪-精炼”4个步骤的解决方案。同时,为进一步减少Skyline运算开销,本文使用一个多维索引结构VCI树以加快数据检索的效率。实验结果表明该解决方案在不同数据规模以及维度的数据集上均具有较高的效率。