一種基于用戶移動規(guī)則的位置預(yù)測方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于用戶移動規(guī)則的位置預(yù)測方法，屬于時空數(shù)據(jù)的挖掘與預(yù)測的技術(shù)研究領(lǐng)域。該方法針對移動通信系統(tǒng)中的移動用戶，進行以基臺覆蓋范圍網(wǎng)格為單元的位置預(yù)測，技術(shù)方案包括3個階段：從圖的遍歷中挖掘用戶移動模式、從用戶移動模式生成用戶移動規(guī)則、基于用戶移動規(guī)則的位置預(yù)測。該方法可以有效解決移動用戶位置預(yù)測的快速響應(yīng)與高精度，保證移動通信系統(tǒng)為移動用戶高效分配系統(tǒng)資源。
【專利說明】一種基于用戶移動規(guī)則的位置預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出了一種基于用戶移動規(guī)則的位置預(yù)測方法，屬于時空數(shù)據(jù)的挖掘與預(yù)測的技術(shù)研究領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，移動通信系統(tǒng)日益普及。目前，以3G、4G為主的移動通信系統(tǒng)，具有服務(wù)用戶龐大及數(shù)據(jù)服務(wù)類型多樣性(例如:視頻、聲音、圖像等)的特點。為保障服務(wù)的質(zhì)量，需要對移動通信系統(tǒng)中的移動用戶信息進行更加有效的管理。移動用戶的位置信息存儲、更新和預(yù)測是移動通信系統(tǒng)管理的主要內(nèi)容。其中，移動用戶的位置預(yù)測可以有效地用于系統(tǒng)資源的時空分配，以提高移動通信系統(tǒng)的資源利用率，并降低移動用戶在基臺覆蓋范圍網(wǎng)格之間切換時產(chǎn)生的系統(tǒng)延遲及掉線。
[0003]目前，研究移動通信系統(tǒng)中移動用戶位置預(yù)測的方法主要有移動運動預(yù)測方法，全局移動性模型和局部移動性模型相結(jié)合的方法，以及基于行為策略的方法。移動運動預(yù)測方法將用戶的移動行為建模成由基本模式(圓型、直線型等)構(gòu)成的重復(fù)模型，缺點是對用戶的任意性移動極其敏感，隨著用戶移動的隨意性增強，移動運動預(yù)測方法的性能呈現(xiàn)直線下降。全局移動性模型和局部移動性模型相結(jié)合的方法，分別建立用戶在基臺覆蓋范圍網(wǎng)格間和基臺覆蓋范圍網(wǎng)格內(nèi)的移動模型，并基于移動用戶的運動軌跡與移動模型的匹配，對移動用戶的位置進行預(yù)測。但是全局移動性模型和局部移動性模型相結(jié)合的方法并沒有給出移動模型建立的具體過程?；谛袨椴呗苑椒◤拈L期累積的用戶運動日志中，挖掘出每個用戶的運動行為，并以此為每個時間區(qū)域的用戶設(shè)計更好的分頁區(qū)域。但基于行為策略方法并未真正考慮對用戶移動位置的預(yù)測問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種基于用戶移動規(guī)則的位置預(yù)測方法，可以有效解決移動用戶位置預(yù)測的快速響應(yīng)與高精度，保證移動通信系統(tǒng)為移動用戶高效分配系統(tǒng)資源。
[0005]本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種基于用戶移動規(guī)則的位置預(yù)測方法，針對移動通信系統(tǒng)中的移動用戶，進行以基臺覆蓋范圍網(wǎng)格為單元的位置預(yù)測，具體步驟如下:
[0007]第一階段:挖掘用戶移動模式
[0008]步驟I)將研究的移動通信系統(tǒng)中的所有基臺覆蓋范圍網(wǎng)格，轉(zhuǎn)換到有方向的、無權(quán)重的圖結(jié)構(gòu)中進行存儲表達；
[0009]步驟2)收集以基臺覆蓋范圍網(wǎng)格為單元的所有用戶移動路徑數(shù)據(jù)，檢查每條用戶移動路徑中的連續(xù)網(wǎng)格元素是否空間臨近，并在序列數(shù)據(jù)庫中存儲；
[0010]步驟3)設(shè)定挖掘用戶移動模式的支持度閾值，從數(shù)據(jù)庫中挖掘出長度逐級增加的用戶移動模式集合，其中，使用增量支持度對候選模式進行支持度計數(shù)、使用支持度閾值從候選模式獲取用戶移動模式、使用空間臨近性搜索從長度為k的用戶移動模式得到長度為k+1的候選模式；
[0011]第二階段:生成用戶移動規(guī)則
[0012]步驟4)設(shè)定挖掘用戶移動規(guī)則的置信度閾值；
[0013]步驟5)選擇長度大于I的所有用戶移動模式，生成一系列的用戶移動規(guī)則；
[0014]步驟6)掃描序列數(shù)據(jù)庫中的用戶移動路徑數(shù)據(jù)，并對生成的系列用戶移動規(guī)則，進行置信度的統(tǒng)計計算；
[0015]步驟7)按照設(shè)定的置信度閾值，得到滿足條件的用戶移動規(guī)則；
[0016]第三階段:預(yù)測移動用戶位置
[0017]步驟8)獲取用于預(yù)測移動用戶位置的、當前的用戶移動路徑；
[0018]步驟9)設(shè)定預(yù)測移動用戶下一步可能到達的基臺覆蓋范圍網(wǎng)格的數(shù)量；
[0019]步驟10)對用戶的未來位置進行預(yù)測，其中包括獲取匹配的用戶移動規(guī)則，以及基于匹配的用戶移動規(guī)則與設(shè)定的基臺覆蓋范圍網(wǎng)格的數(shù)量生成最終的預(yù)測結(jié)果。
[0020]本發(fā)明的有益效果如下:
[0021](I)快速響應(yīng):充分利用移動用戶在移動通信系統(tǒng)中基臺覆蓋范圍網(wǎng)格之間進行運動時，用戶移動路徑的連續(xù)構(gòu)成元素，也即基臺覆蓋范圍網(wǎng)格具有空間臨近的特點，設(shè)計的利用空間臨近搜索、逐級增長挖掘用戶移動模式的算法，可以大大減少算法執(zhí)行的時間復(fù)雜度，從而有助提高位置預(yù)測的響應(yīng)速度。
[0022](2)高精度:用戶在連續(xù)的基臺覆蓋范圍網(wǎng)格之間運動產(chǎn)生的用戶移動路徑，通常與用戶移動模式具有不同程度的匹配。因此，用戶移動路徑對用戶移動模式的支持度不能采用簡單的O或I的度量方法。本發(fā)明通過定義度量用戶移動路徑與用戶移動模式相似度的得分函數(shù)，獲取用戶移動路徑與用戶移動模式的最佳匹配方法，從而設(shè)計了一種更加合理的度量用戶移動路徑對用戶移動模式支持程度的計算方法。本方法設(shè)計的這種新的支持度計算方法，可以提高挖掘用戶移動規(guī)則的真實度，并最終提高移動用戶位置預(yù)測的準確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是一個基臺包括的9個覆蓋范圍網(wǎng)格的圖形表達，其中Mtl?M8依次是9個覆蓋范圍網(wǎng)格的編號。
[0024]圖2是覆蓋范圍網(wǎng)格對應(yīng)的圖結(jié)構(gòu)，其中O?8分別是圖1中的覆蓋范圍網(wǎng)格Mtl?M8對應(yīng)節(jié)點的編號。
[0025]圖3是以覆蓋范圍網(wǎng)格為基元的一條用戶移動路徑，其中M0?M8依次是9個覆蓋范圍網(wǎng)格的編號，A表示用戶路徑〈7，0，5,0, 7>先后經(jīng)過編號分別為為，M0, M5, M0, M7的覆蓋范圍網(wǎng)格。
[0026]圖4是從多個用戶移動路徑中挖掘一條用戶移動模式，其中Mtl?M8依次是9個覆蓋范圍網(wǎng)格的編號，B表示從用戶移動路徑挖掘出的用戶移動模式〈5，0，7>，遵循該模式的用戶移動路徑一定會先后經(jīng)過編號為:M5，M0, M7的覆蓋范圍網(wǎng)格。
[0027]圖5是一條用戶移動規(guī)則在基臺覆蓋范圍網(wǎng)格中圖形表達，其中M0?M8依次是9個覆蓋范圍網(wǎng)格的編號，C基于用戶移動模式產(chǎn)生用戶移動規(guī)則，遵循該規(guī)則的用戶當其先后經(jīng)過編號為M5, M0的覆蓋范圍網(wǎng)格，接下來將按照規(guī)則置信度確定的概率到達編號為M7的覆蓋范圍網(wǎng)格。
[0028]圖6是基于一條用戶移動規(guī)則對移動用戶位置的預(yù)測，其中M0~M8依次是9個覆蓋范圍網(wǎng)格的編號，D表示用戶移動路徑〈1，2，3，0>，其先后經(jīng)過編號分別為:M1; M2, M3, M0的覆蓋范圍網(wǎng)格，E表示用戶移動規(guī)則〈5，0> —〈7>，基于該規(guī)則對具有移動路徑〈1，2，3，0>的用戶位置預(yù)測結(jié)果是:編號為M7的覆蓋范圍網(wǎng)格。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造做進一步詳細說明。
[0030]首先給出幾個基本的定義:
[0031]定義1:如果X和y都是單獨的字符或者空格，δ (X，y)表示對齊X和y后的得分
函數(shù)，公式定義如下:
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種基于用戶移動規(guī)則的位置預(yù)測方法，其特征在于針對移動通信系統(tǒng)中的移動用戶，進行以基臺覆蓋范圍網(wǎng)格為單元的位置預(yù)測，具體步驟如下: 第一階段:挖掘用戶移動模式 步驟I)將研究的移動通信系統(tǒng)中的所有基臺覆蓋范圍網(wǎng)格，轉(zhuǎn)換到有方向的、無權(quán)重的圖結(jié)構(gòu)中進行存儲表達； 步驟2)收集以基臺覆蓋范圍網(wǎng)格為單元的所有用戶移動路徑數(shù)據(jù)，檢查每條用戶移動路徑中的連續(xù)網(wǎng)格元素是否空間臨近，并在序列數(shù)據(jù)庫中存儲； 步驟3)設(shè)定挖掘用戶移動模式的支持度閾值，從數(shù)據(jù)庫中挖掘出長度逐級增加的用戶移動模式集合，其中，使用增量支持度對候選模式進行支持度計數(shù)、使用支持度閾值從候選模式獲取用戶移動模式、使用空間臨近性搜索從長度為k的用戶移動模式得到長度為k+1的候選模式； 第二階段:生成用戶移動規(guī)則 步驟4)設(shè)定挖掘用戶移動規(guī)則的置信度閾值； 步驟5)選擇長度大于I的所有用戶移動模式，生成一系列的用戶移動規(guī)則； 步驟6)掃描序列數(shù)據(jù)庫中的用戶移動路徑數(shù)據(jù)，并對生成的系列用戶移動規(guī)則，進行置信度的統(tǒng)計計算； 步驟7)按照設(shè)定的置信度閾值，得到滿足條件的用戶移動規(guī)則； 第三階段:預(yù)測移動用戶位置 步驟8)獲取用于預(yù)測移動用戶位置的、當前的用戶移動路徑； 步驟9)設(shè)定預(yù)測移動用戶下一步可能到達的基臺覆蓋范圍網(wǎng)格的數(shù)量； 步驟10)對用戶的未來位置進行預(yù)測，其中包括獲取匹配的用戶移動規(guī)則，以及基于匹配的用戶移動規(guī)則與設(shè)定的基臺覆蓋范圍網(wǎng)格的數(shù)量生成最終的預(yù)測結(jié)果。
【文檔編號】G06F17/30GK103929804SQ201410104399
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】張海濤, 陳澤偉, 沙超, 胡棟, 黃慧慧, 霍曉宇, 韋偉, 張波波, 葛國棟, 劉釗 申請人:南京郵電大學(xué)