利用覆盖区域设计与实现移动对象索引

对移动对象索引频繁更新问题进行了研究,提出了一种基于区域覆盖的空间索引结构虚拟网格四分树(virtual grid quadtree,VGQ);通过索引移动对象所在的区域而非移动对象本身来减少由于移动对象位置的改变而引起的索引结构的改变,并给出了近似连续范围查询算法及增量和自底向上优化策略。实验结果表明,VGQ在查询效率和空间使用上是一种有效的索引方法。     

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。     

支持动态负载的移动对象最近邻查询算法

提出一种基于双层网格索引的移动对象KNN查询算法,解决由移动对象速度变化引起的动态负载问题。算法采用粗细双层网格将不同速度的移动对象分开索引,在粗网格中索引运动速度快的对象,在细网格中索引运动速度慢的对象,减小了网格索引的维护代价,提高了KNN查询效率。针对真实数据集实验结果表明,与传统算法相比,该算法能更有效地解决动态负载问题。     

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时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，并进行了分析时比，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。     

基于移动对象运动模式构建的空间索引结构

由于实时跟踪移动的空间对象需要不断地查询和更新空间数据库的索引，经典R树空间索引结构的静态管理空间对象的方法并不适合移动环境，从而导致系统执行效率非常低下。根据对移动对象运动模式的分析，文中提出了一种称为ASI（Adaptive Spatial Index based on Motion Characteristic of Moving Objects）的移动空间对象索引结构，阐述了该索引结构的核心算法、构造方法、具体的数据存储方案，最后给出了该索引结构的试验分析结果。     

路网中移动对象轨迹索引的研究

索引结构对有效保存和查询移动对象的运动轨迹是至关重要的.根据交通网络中移动对象的轨迹特点,讨论了目前具有代表性的几种索引结构,重点分析了MON-Tree索引结构,将它与3D-Rtree进行了性能比较.在此基础上,提出并实现了一种基于MON-Tree的网络中移动对象轨迹数据库原型.     

GAPI:GPU加速的移动对象并行索引方法

为减少加锁操作对移动对象数据库并行性能的影响并提高其吞吐量,提出一种由GPU加速的网格结合四叉树的索引方法。采用由GPU对出入节点对象进行计数并持续计算节点拆分/合并条件的方式,在不影响CPU计算能力的前提下,将存在性能瓶颈的网格节点转化为四叉树,从而减少对象数据更新时加锁操作造成的其他线程等待时间。该方法结构简单且更适用于对象不均匀分布的场景,避免了现有索引方式或在热点区域存在性能瓶颈,或需花费大量计算资源进行结构平衡等缺点。实验结果表明,该方法与现有移动对象索引方式相比具有数据吞吐量大、响应速度快等特点,在移动对象空间分布不均匀的场景下其优势更为明显。     

改进的移动对象索引机制

针对R树结构在索引移动对象时存在的内部节点重叠问题,结合四叉树结构,提出一种R+树与四叉树(Quad树)混合的改进索引结构,采用懒惰更新算法以及扩充与收缩MBR方法,可同时索引移动对象历史及当前位置信息。仿真实验结果表明,该索引结构在查询数量较大时能够获得较高的查询效率。     

基于范围查询的移动对象快照KNN查询算法

提出一种基于范围查询的移动对象快照K最近邻(KNN)查询算法——SKNN。预估包含结果集的子空间,使用该子空间作为范围,计算查询点的KNN兴趣点,以降低I/O成本。引入移动数据库中的缓存技术,缩短查询的平均响应时间。实验结果表明,当移动对象的规模较大时,SKNN算法的性能较优。     

面向移动GIS的动态四叉树空间索引算法

介绍了常用的空间索引算法,对其性能进行了比较,认为这些算法用于需要动态更新空间索引结构的移动GIS系统中时具有较大的局限性。针对移动GIS系统中对空间索引的特殊要求,提出了动态四叉树空间索引算法,对算法的计算效率进行了分析,实验表明该算法用于移动GIS系统时效果良好。     

双流模式下高吞吐量移动对象范围查询算法

随着位置感知移动设备的出现及通信技术和GPS系统的不断发展,基于位置的查询在数据库领域得到了广泛的关注.研究了基于快照的空间范围查询,即,查询在某个时间段位于某个查询范围内的移动对象.范围查询是其他空间查询的基础,例如KNN查询和反KNN查询等,很容易在范围查询的基础上得到.国内外的研究者针对移动对象的范围查询问题提出了一系列的算法,然而这些算法要么关注于解决移动对象的快速更新问题,要么关注于解决范围查询的快速处理问题.在大数据的背景下,查询和更新大量涌入时,不仅要求查询算法有较快的响应速度,还要求它们能够实现较高的吞吐量,但已有算法不能很好地解决高吞吐量的问题.针对移动对象更新数据流和查询数据流,提出一种基于内存的高吞吐量移动对象范围查询算法——双向流连接(DSJ)算法.双向流连接算法采用基于快照的模式,通过在每个快照中重新构建索引的方式,以避免复杂的索引维护操作,充分发挥了硬件的性能;通过每次执行一组查询的方式,增加了数据的局部性,提高了算法的效率;在执行过程中,通过使用SIMD技术以加速查询处理过程.基于以上几点,双向流连接算法能够确保整个系统具有很高的吞吐量.在基于德国路网生成的数据集上对算法进行了测试,实验结果表明,双向流连接算法具有很好的性能表现.     

时间区间上的不确定移动对象距离范围查询

针对目标对象与查询发出者皆为不确定移动对象的情况,提出了一种时间区间上的距离范围查询（DRqTI）.此类查询搜索出数据集中在给定时间区间内,到查询发出者距离不超过阈值的目标对象,查询结果中包含对象满足查询条件的有效时间段和匹配度.提出了基于轨迹、基于时间区间和基于距离的三种剪枝策略,并给出了精炼和匹配度计算方法,在此基础上设计了查询处理算法.实验分析表明,三种剪枝策略中基于距离的方法性能最佳,提出的算法能有效处理DRqTI问题.     

Efficient Processing of Continual Range Queries for Location-Aware Mobile Services

Efficient processing of continual range queries is important in providing location-aware mobile services. In this paper, we study a new main memory-based approach to indexing continual range queries to support location-aware mobile services. The query index is used to quickly answer the following question continually: “Which moving objects are currently located inside the boundaries of individual queries?” We present a covering tile-based (COVET) query index. A set of virtual tiles are predefined, each with a unique ID. One or more of the virtual tiles are used to strictly cover the region defined by an individual range query. The query ID is inserted into the ID lists associated with the covering tiles. These covering tiles touch each other only at the edges. A COVET index maintains a mapping between a covering tile and all the queries that contain that tile. For any object position, search is conducted indirectly via the covering tiles. More importantly, a COVET-based query index allows query evaluation to take advantage of incremental changes in object locations. Computation can be saved for those objects that have not moved outside the boundaries of covering tiles. Simulations are conducted to evaluate the effectiveness of the COVET index and compare virtual tiles of different shapes and sizes.     

一种基于空间相依性的移动对象聚类算法

移动对象的聚类算法,要求能够适应移动对象移动模式动态变化的特点.针对该问题,提出了一种基于空间相依性的移动对象聚类算法.该算法首先计算移动对象之间的空间相依度,空间相依度考虑了移动对象之间的移动速度、方向及位置.当用户之间的空间相依度大于某一阈值时,认为对象之间可达,所有相依度可达对象划分为同一个群组,从而实现移动对象聚类.算法采用一段时间内对象的平均速度和方向代替即时速度和方向,能够有效降低重新聚类次数.实验及分析表明,该算法能够体现移动对象的移动特性,对于移动对象的聚类具有较高性能.     

一种基于移动对象的动态反向最近邻的算法

随着无线通讯技术的发展,移动对象的查询有广阔的应用空间.针对现有反向最近邻算法很多都是基于静态对象的情况,提出了一种新的基于移动对象的反向最近邻的算法--以TPR-tree为索引结构,对原有的半平面修剪策略进行了改进,使其性能优化,并采用过滤验证这两个处理步骤来获取移动查询点的反向最近邻,实现了移动对象的动态反向最近邻的查询.     

Optimal Motion Planning of Robotic Manipulators Removing Mobile Objects Grasped in Motion

The following study deals with motion optimization of robot arms having to transfer mobile objects grasped when moving. This approach is aimed at performing repetitive transfer tasks at a rapid rate without interrupting the dynamics of both the manipulator and the moving object. The junction location of the robot gripper with the object, together with grasp conditions, are partly defined by a set of local constraints. Thus, optimizing the robot motion in the approach phase of the transfer task leads to the statement of an optimal junction problem between the robot and the moving object. This optimal control problem is characterized by constrained final state and unknown traveling time. In such a case, Pontryagin"s maximum principle is a powerful mathematical tool for solving this optimization problem. Three simulated results of removing a mobile object on a conveyor belt are presented; the object is grasped in motion by a planar three-link manipulator.