交通路网中移动对象的QMon-tree索引技术研究

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随着移动4G的普及以及大数据时代的到来,在基于位置服务的功能基础上,产生了众多具有定位功能的无线手持终端,这些革命性变化让人们的生活出行越来越方便。移动对象通过无线设备主动或被动向移动对象数据库(moving objects database,MOD)传送当前位置信息,信息用户通过MOD所提供的接口可以查询移动对象的历史、现在和未来位置信息。MOD强大的市场实用性,以至其在交通管理、基于位置的服务等领域有着广泛的应用。目前,市场上较成熟的索引模型对于交通网络中移动对象索引绝大多数采用分别建立索引树来实现,其对道路网络的索引常常不能满足查询的效率。故针对移动对象索引的研究变得具有实际价值。本文深入分析了现有基于交通网络中移动对象的索引模型,然后分别研究了典型交通路网模型和移动对象索引技术,在考虑实际路网不规则性的同时,充分利用四叉树结构特点,提出了一种改进的面向路网中移动对象索引结构QMon-tree(Quad-Moving Objects in Networks Tree)。QMon-tree结构为:上层为一个改进的四叉树网格平面空间索引结构,外加一个链表,中间是一层2DR-tree,底部由移动对象hash部分组成。上层改进的四叉树机制用来索引整个道路网络所在的平面空间区域,通过引入基于密度的聚类算法将路网空间划分成多级子索引空间,并对应于每个四叉树叶子结点,其子结点设有阀值;链表用于存储道路真实信息,每条路段分别指向下层2DR-tree森林;中间层2DR-tree中结点按时间顺序存放着移动对象轨迹的位置信息,该层主要负责移动对象的历史与现在信息的索引;移动对象hash部分由hash表和动态单向循环链表组成,主要负责索引移动对象未来时刻的位置信息。对移动对象将来位置预测使用分段三次插值算法,并将获取的离散轨迹点进行连续化,从而提高对位置预测的精确度。通过仿真及模拟实验结果表明,QMon-tree索引结构能够有效降低四叉树的高度,从而提高道路网络搜索的速度,使得查询效率变得更加高效,同时通过分段三次曲线拟合将来位置轨迹,提高了移动对象轨迹预测的精度。
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