传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展

传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对其进行处理,传送到这些信息的用户.传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域,具有十分广阔的应用前景,引起了学术界和工业界的高度重视.介绍了传感器网络及其数据管理的概念和特点,探讨了传感器网络及其数据管理的研究问题,并综述了传感器网络及其数据管理的研究现状.  

不确定性数据管理技术研究综述

随着数据采集和处理技术的进步,人们对数据的不确定性的认识也逐步深入,在诸如经济、军事、物流、金融、电信等领域的具体应用中,数据的不确定性普遍存在,不确定性数据的表现形式多种多样,它们可以以关系型数据、半结构化数据、流数据或移动对象数据等形式出现,目前,根据应用特点与数据形式差异,研究者已经提出了多种针对不确定数据的数据模型,这些不确定性数据模型的核心思想都源自于可能世界模型,可能世界模型从一个或多个不确定的数据源演化出诸多确定的数据库实例,称为可能世界实例,而且所有实例的概率之和等于1.尽管可以首先分别为各个实例计算查询结果,然后合并中间结果以生成最终查询结果,但由于可能世界实例的数量远大于不确定性数据库的规模,这种方法并不可行,因此,必须运用排序、剪枝等肩发式技术设计新型算法,以提高效率.文中介绍了不确定性数据管理技术的概念、特点与挑战,综述了数据模型、数据预处理与集成、存储与索引、查询处理等方面的工作.  

并行数据库的查询处理并行化技术和物理设计方法

近几年，随着并行计算机系统的迅速发展，并行数据库系统已经成为一个新的数据库研究领域，引起了学术界和工业界的极大关注，很多研究成果已经出现．本文是综述并行数据库系统研究与进展情况的两篇文章之一，重点探讨目前并行数据库系统的研究方向和问题，综述有关并行数据库的物理设计方法和查询处理并行化技术的主要研究成果．  

并行数据操作算法和查询优化技术

本文是并行数据库的查询处理并行化技术和物理设计方法”一文的续篇，继续综述并行数据库系统的另外两个重要研究领域：并行数据操作算法和并行数据库查询优化技术．最后，作为并行数据库系统研究与进展情况综述的结尾，本文将探讨并行数据库系统今后的研究方向和问题．  

大数据的一个重要方面:数据可用性

随着信息技术的发展,特别是物理信息系统、互联网、云计算和社交网络等技术的突飞猛进,大数据普遍存在,正在成为信息社会的重要财富,同时也带来了巨大的挑战.数据可用性问题就是大数据的重要挑战之一.随着数据的爆炸性增长,劣质数据也随之而来,数据可用性受到严重影响,对信息社会形成严重威胁,引起了学术界和工业界的共同关注.近年来,学术界和工业界开始研究数据可用性问题,取得了一些的研究成果,但是针对大数据可用性问题的研究工作还很少.介绍了大数据可用性的基本概念,讨论大数据可用性的挑战,探讨大数据可用性方面的研究问题,并综述数据可用性方面的研究成果.  

不确定图数据库中高效查询处理

近年来,在多种领域中产生的大量数据都可以自然地建模为图结构,比如蛋白质交互网络、社会网络等.测量手段的不准确性以及数据本身的性质导致不确定性在很多图数据中普遍存在.文中研究不确定图数据库中的高效查询处理方法.首先给出一种数据模型来表示图的不确定性.鉴于对用户提交的查询图通常会产生大量匹配结果,高效得到概率最大的k个匹配常常更具有现实意义.因此文中形式化提出概率top-k子图匹配查询的问题.为了解决提出的查询问题,以附带概率信息的邻居子图为基础,设计了一种有效的索引结构.另外,提出一种高效的基于索引的查询处理方法.该查询处理方法的核心是一个基于搜索树的匹配算法,其中运用了一种概率剪枝技术来提高性能.实验结果表明,所提出方法具有良好的效率和可扩展性.  

数据流上的预测聚集查询处理算法

实时数据流未来趋势的预测具有重要的实际应用意义.例如,在环境监测传感器网络中,通过对感知数据流进行预测聚集查询,观察者可以预测网络覆盖的区域在未来一段时间内的平均温度和湿度,以确定是否会发生异常事件.目前的研究工作多数集中在数据流上当前数据的查询,数据流上预测查询的研究工作还很少.采用多元线性回归方法,给出了数据流上的聚集值预测模型,提出了一种数据流预测聚集查询处理方法.当预测失败的次数大于预先给定的阈值时,给出了一种预测模型自动调整策略,以降低预测误差.还提出了滑动窗口的更新周期、数据流的流速对预测精度影响的数学模型.理论分析与实验结果表明,提出的预测聚集查询处理算法具有较高的性能,并且能够返回满足用户精度要求的预测查询结果.在实验中,采用TPC-H国际标准测试数据和TAO(tropical atmosphere ocean)测量的海洋表面空气温度数据来构造数据流.  

无线传感器网络环境下时-空查询处理方法

在无线传感器网络环境中,观察者感兴趣的是由传感器网络监测得到的与时间-空间相关的事件,而不是传感器本身或者大量无关的观察数据.观察者会经常提出与事件相关的时-空查询,例如:“网络覆盖的某地理区域R中10:00~11:00发生了哪些事件?”.由于每个传感器节点只有有限的能量,因此,研究能量有效性的时-空查询处理算法成为一个重要的研究课题.给出了一种以数据为中心的时-空查询处理算法.针对3种不同的存储策略:以数据为中心的存储、外部存储和节点本地存储,分析比较了节点的能量消耗.系统地研究了在3种不同的数据存储策略下,事件发生的概率,节点密度,事件类型数目,查询数目,时-空查询地理区域的大小以及时-空查询时间窗口的大小对节点能量消耗的影响.理论与实验结果表明,在多数情况下,这种以数据为中心的时-空查询处理算法的能量消耗少于基于外部存储和本地存储的时-空查询处理算法.  

超大型压缩数据仓库上的CUBE算法

数据压缩是提高多维数据仓库性能的重要途径,联机分析处理是数据仓库上的主要应用,Cube操作是联机分析处理中最常用的操作之一.压缩多维数据仓库上的Cube算法的研究是数据库界面临的具有挑战性的重要任务.近年来,人们在Cube算法方面开展了大量工作,但却很少涉及多维数据仓库和压缩多维数据仓库.到目前为止,只有一篇论文提出了一种压缩多维数据仓库上的Cube算法.在深入研究压缩数据仓库上的Cube算法的基础上,提出了产生优化Cube计算计划的启发式算法和3个压缩多维数据仓库上的Cube算法.所提出的Cube算法直  

传感器网络中一种基于时-空相关性的缺失值估计算法

在无线传感器网络中,感知数据的缺失问题不可避免,并且给无线传感器网络的各种应用带来了巨大困难.解决该问题的最好办法是对缺失数据进行准确估计.文中首先提出了一种基于感知数据时间相关性的缺失值估计算法,该算法采用线性插值模型,能够对较短时间内平稳变化的感知数据的缺失值进行较好估计;其次,文中提出了一种基于感知数据空间相关性的缺失值估计算法,该算法采用多元回归模型,同时考察多个邻居节点并联合地用其感知数据来共同估计缺失值.该算法不仅能够对非平稳变化的感知数据的缺失值取得较好估计效果,而且在给出缺失数据估计值的同时,还能够对用户给定的置信度给出缺失值的置信区间;基于上述两种算法,文中最后给出了一种自适应的基于感知数据时-空相关性的缺失值估计算法.该算法无论对于平稳变化还是非平稳变化的感知数据的缺失值均能取得较好的估计效果.作者在真实的数据集合上对文中提出的算法进行了测试,实验结果证明文中提出的基于感知数据时-空相关性的缺失值估计算法能够有效估计无线传感器网络中的缺失数据,具有可靠、稳定的估计性能.