專利名稱：基于路網(wǎng)的移動對象位置索引結構及索引方法
技術領域：
本發(fā)明涉及位置索引技術，尤其涉及一種基于路網(wǎng)的移動對象位置索引結構和索引方法。
背景技術：
隨著移動設備(例如:智能手機、車載導航終端)、無線通信技術和GPS (GlobalPositioning System,全球定位系統(tǒng))等的大量應用,催生了一類基于位置的服務,其中位置服務提供者提供給查詢者關于移動對象的位置信息。在現(xiàn)實應用中，大多數(shù)的移動對象在二維空間中做受限運動，而不是無限制的運動，例如:車輛沿道路行駛是受限運動，輪船在大海中自由航行是無限制的運動，因此人們逐漸意識到受限運動的重要性，并提出了若干基于路網(wǎng)的移動對象位置索引結構。但是，目前基于路網(wǎng)的移動對象位置索引結構的研究還處于初始階段，每種結構都只能滿足部分要求，例如=Frentzos等人提出的基于時間片查詢的FNR-Tree索引結構，只能索引移動對象的歷史軌跡，而無法索引移動對象的實時位置；KIM提出的MORS索引結構，該結構支持信息的快速更新，能夠有效的索引移動對象的實時信息，但是該索引結構沒有其他R-Tree等結構的支撐，所以無法索引移動對象的歷史軌跡信息。Almeida等人提出的MON-Tree索引結構支持對移動對象的窗口查詢和歷史軌跡查詢，但缺乏對時間信息的管理和網(wǎng)絡拓撲空間持續(xù)性優(yōu)化，所以關于時間片的查詢效率低且不支持最近鄰查詢。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于路網(wǎng)的移動對象位置索引結構和索引方法。該索引結構可以支持移動對象的全時態(tài)位置信息查詢和最近鄰查詢。本發(fā)明提供的基于路 網(wǎng)的移動對象位置索引結構，包括:針對路網(wǎng)建立的上層索引結構和針對路網(wǎng)中的移動對象建立的下層索引結構，所述上層索引結構包括:路網(wǎng)R樹，路徑哈希表和交叉口轉向表，所述下層索引結構包括:移動對象R樹、靜態(tài)對象R樹、移動對象哈希表和動態(tài)鏈表。進一步，所述路網(wǎng)R樹為二維路網(wǎng)R樹，且所述路網(wǎng)R樹的葉子節(jié)點的數(shù)據(jù)結構包括:路徑標識號、指向移動對象R樹的指針、指向靜態(tài)對象R樹的指針、與路徑哈希表中指針相對應的雙向指針和限行標志。進一步，所所述路徑哈希表的數(shù)據(jù)結構包括:路徑標識號、限行標志、路徑所含交叉口標識和指向路網(wǎng)R樹中對應葉子節(jié)點的指針。進一步，所述交叉口轉向表的數(shù)據(jù)結構包括:交叉口標識、可轉向路徑標識和交叉口位置屬性。進一步，所述靜態(tài)對象R樹的每個葉子結點均指向一個最近鄰鏈表，且所述靜態(tài)對象R樹中葉子結點的數(shù)據(jù)結構包括:靜態(tài)對象標識號、靜態(tài)對象位置信息和靜態(tài)對象名稱。
進一步，所述移動對象R樹中的葉子結點的數(shù)據(jù)結構包括:移動對象標識號、移動對象在路徑中的運動方向、路徑標識號、以及指向動態(tài)鏈表中相應結點的指針。進一步，所述移動對象哈希表的數(shù)據(jù)結構包括:移動對象標識號、移動對象插入表的時間、移動對象插入表時的速度、移動對象插入表時的相對位置，指向動態(tài)鏈表隊首的指針、以及指向動態(tài)鏈表隊尾的指針。進一步，所述動態(tài)鏈表數(shù)據(jù)結構包括:移動對象標識號，移動對象當前所處的路徑標識號，更新移動對象時的速度、時間、移動方向，移動對象在路徑中的相對位置，以及指向移動對象R樹中對應葉子結點的指針。本發(fā)明提供的基于上述的索引結構的移動對象位置的索引方法，該方法用于預測移動對象過去將來時刻的位置，包括:接收預測移動對象在t時刻的位置的預測請求；若t介于移動對象兩次更新的時刻\和ti+1之間，則根據(jù)移動對象的位置偏移預 測移動對象在t時刻的位置fp()sl和根據(jù)移動對象的平均速度預測移動對象在t時刻的位置
~p.丄pos2 ，根據(jù)fp()sl和fp()s2預測移動對象在t時刻的最終預測位置fp()S。進一步，
權利要求
1.一種基于路網(wǎng)的移動對象位置索引結構，其特征在于:包括:針對路網(wǎng)建立的上層索弓I結構和針對路網(wǎng)中的移動對象建立的下層索引結構，所述上層索引結構包括:路網(wǎng)R樹，路徑哈希表和交叉口轉向表，所述下層索引結構包括:移動對象R樹、靜態(tài)對象R樹、移動對象哈希表和動態(tài)鏈表。
2.如權利要求1所述的基于路網(wǎng)的移動對象位置索引結構，其特征在于: 所述路網(wǎng)R樹為二維路網(wǎng)R樹，且所述路網(wǎng)R樹的葉子節(jié)點的數(shù)據(jù)結構包括:路徑標識號、指向移動對象R樹的指針、指向靜態(tài)對象R樹的指針、與路徑哈希表中指針相對應的雙向指針和限彳丁標志； 所述路徑哈希表的數(shù)據(jù)結構包括:路徑標識號、限行標志、路徑所含交叉口標識和指向路網(wǎng)R樹中對應葉子節(jié)點的指針； 所述交叉口轉向表的數(shù)據(jù)結構包括:交叉口標識、可轉向路徑標識和交叉口位置屬性。
3.如權利要求1或2所述的基于路網(wǎng)的移動對象位置索引結構，其特征在于:所述靜態(tài)對象R樹的每個葉子結點均指向一個最近鄰鏈表，且所述靜態(tài)對象R樹中葉子結點的數(shù)據(jù)結構包括:靜態(tài)對象標識號、靜態(tài)對象位置信息和靜態(tài)對象名稱； 所述移動對象R樹中的葉子結點的數(shù)據(jù)結構包括:移動對象標識號、移動對象在路徑中的運動方向、路徑標識號、以及指向動態(tài)鏈表中相應結點的指針； 所述移動對象哈希表的數(shù)據(jù)結構包括:移動對象標識號、移動對象插入表的時間、移動對象插入表時的速度、移動對象插入表時的相對位置，指向動態(tài)鏈表隊首的指針、以及指向動態(tài)鏈表隊尾的指針； 所述動態(tài)鏈表數(shù)據(jù)結構包括:移動對象標識號，移動對象當前所處的路徑標識號，更新移動對象時的速度、時間、移動方向，移動對象在路徑中的相對位置，以及指向移動對象R樹中對應葉子結點的指針。
4.一種基于權利要求1-3中任一項的索引結構的移動對象位置的索引方法，該方法用于預測移動對象過去將來時刻的位置，其特征在于:包括: 接收預測移動對象在t時刻的位置的預測請求； 若t介于移動對象兩次更新的時刻\和ti+1之間，則根據(jù)移動對象的位置偏移預測移動對象在t時刻的位置fp()Sl和根據(jù)移動對象的平均速度預測移動對象在t時刻的位置~ρ.丄pos2 ， 根據(jù)fp()Sl和fp()s2預測移動對象在t時刻的最終預測位置fp()S。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于: 5Λ 2 = p°si+O - U XL. /_ fposl + fpos 2 yos^ *I.其中，POSi為移動對象在ti時刻的位置，posi+1為移動對象在ti+1時刻的位置，Vi為移動對象在ti時刻的速度，Vi+1為移動對象在ti+1時刻的速度。
6.一種基于權利要求1-3中任一項所述的結構的移動對象位置的索引方法，該方法用于預測移動對象未來時刻的位置，其特征在于:包括: 接收預測移動對象在t時刻位置的預測請求； 若t大于移動對象最后一次更新結點的時間te，并且t和te的差小于移動對象的更新間隔td，則預測移動對象在t時刻的位置fp()S=p0Se+(t-te) XVe，其中，pose為移動對象在時刻的位置，Ve為移動對象在時刻的速度。
7.一種基于權利要求1-3中任一項所述的結構的移動對象位置的索引方法，該方法用于預測移動對象未來時刻的位置，其特征在于:包括: 接收預測移動對象在t時刻位置的預測請求； 若t大于移動對象最后一次更新結點的時間te，并且t和te的差大于移動對象的更新間隔td，則預測移動對象從te所處的位置運動到交叉口的時間^ ； 根據(jù)^和查詢時刻t的間隔，預測移動對象在t時刻的位置。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于:
9.如權利要求7或8所述的方法，其特征在于:所述根據(jù)^和查詢時刻t的間隔，預測移動對象在t時刻的位置包括:.當時，則預測移動對象在t時刻的位置為
10.一種基于權利要求1-3中任一項所述的結構的移動對象位置的索引方法，該方法用于索引移動對象的最近鄰，其特征在于:包括: 接收來自移動對象的最近鄰查詢請求； 根據(jù)移動對象的最近鄰查詢請求，訪問靜態(tài)對象R樹和最近鄰鏈表，得到N個最近鄰對象； 根據(jù)移動對象的行駛方向和路徑限行兩個要素，從所述N個最近鄰對象中選擇出最終的最近鄰對象。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種基于路網(wǎng)的移動對象位置索引結構和索引方法。其中索引結構包括針對路網(wǎng)建立的上層索引結構和針對路網(wǎng)中的移動對象建立的下層索引結構，所述上層索引結構包括路網(wǎng)R樹，路徑哈希表和交叉口轉向表，所述下層索引結構包括移動對象R樹、靜態(tài)對象R樹、移動對象哈希表和動態(tài)鏈表。本發(fā)明的索引結構，可以支持移動對象的全時態(tài)位置信息查詢和最近鄰查詢。
文檔編號G06F17/30GK103235831SQ20131017844
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權日2013年5月15日
發(fā)明者余建橋, 王芹, 譚曉天 申請人:西南大學