专利名称：基于路网的移动对象位置索引结构及索引方法
技术领域：
本发明涉及位置索引技术，尤其涉及一种基于路网的移动对象位置索引结构和索引方法。
背景技术：
随着移动设备(例如:智能手机、车载导航终端)、无线通信技术和GPS (GlobalPositioning System,全球定位系统)等的大量应用,催生了一类基于位置的服务,其中位置服务提供者提供给查询者关于移动对象的位置信息。在现实应用中，大多数的移动对象在二维空间中做受限运动，而不是无限制的运动，例如:车辆沿道路行驶是受限运动，轮船在大海中自由航行是无限制的运动，因此人们逐渐意识到受限运动的重要性，并提出了若干基于路网的移动对象位置索引结构。但是，目前基于路网的移动对象位置索引结构的研究还处于初始阶段，每种结构都只能满足部分要求，例如=Frentzos等人提出的基于时间片查询的FNR-Tree索引结构，只能索引移动对象的历史轨迹，而无法索引移动对象的实时位置；KIM提出的MORS索引结构，该结构支持信息的快速更新，能够有效的索引移动对象的实时信息，但是该索引结构没有其他R-Tree等结构的支撑，所以无法索引移动对象的历史轨迹信息。Almeida等人提出的MON-Tree索引结构支持对移动对象的窗口查询和历史轨迹查询，但缺乏对时间信息的管理和网络拓扑空间持续性优化，所以关于时间片的查询效率低且不支持最近邻查询。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于路网的移动对象位置索引结构和索引方法。该索引结构可以支持移动对象的全时态位置信息查询和最近邻查询。本发明提供的基于路 网的移动对象位置索引结构，包括:针对路网建立的上层索引结构和针对路网中的移动对象建立的下层索引结构，所述上层索引结构包括:路网R树，路径哈希表和交叉口转向表，所述下层索引结构包括:移动对象R树、静态对象R树、移动对象哈希表和动态链表。进一步，所述路网R树为二维路网R树，且所述路网R树的叶子节点的数据结构包括:路径标识号、指向移动对象R树的指针、指向静态对象R树的指针、与路径哈希表中指针相对应的双向指针和限行标志。进一步，所所述路径哈希表的数据结构包括:路径标识号、限行标志、路径所含交叉口标识和指向路网R树中对应叶子节点的指针。进一步，所述交叉口转向表的数据结构包括:交叉口标识、可转向路径标识和交叉口位置属性。进一步，所述静态对象R树的每个叶子结点均指向一个最近邻链表，且所述静态对象R树中叶子结点的数据结构包括:静态对象标识号、静态对象位置信息和静态对象名称。
进一步，所述移动对象R树中的叶子结点的数据结构包括:移动对象标识号、移动对象在路径中的运动方向、路径标识号、以及指向动态链表中相应结点的指针。进一步，所述移动对象哈希表的数据结构包括:移动对象标识号、移动对象插入表的时间、移动对象插入表时的速度、移动对象插入表时的相对位置，指向动态链表队首的指针、以及指向动态链表队尾的指针。进一步，所述动态链表数据结构包括:移动对象标识号，移动对象当前所处的路径标识号，更新移动对象时的速度、时间、移动方向，移动对象在路径中的相对位置，以及指向移动对象R树中对应叶子结点的指针。本发明提供的基于上述的索引结构的移动对象位置的索引方法，该方法用于预测移动对象过去将来时刻的位置，包括:接收预测移动对象在t时刻的位置的预测请求；若t介于移动对象两次更新的时刻\和ti+1之间，则根据移动对象的位置偏移预 测移动对象在t时刻的位置fp()sl和根据移动对象的平均速度预测移动对象在t时刻的位置
~p.丄pos2 ，根据fp()sl和fp()s2预测移动对象在t时刻的最终预测位置fp()S。进一步，
权利要求
1.一种基于路网的移动对象位置索引结构，其特征在于:包括:针对路网建立的上层索弓I结构和针对路网中的移动对象建立的下层索引结构，所述上层索引结构包括:路网R树，路径哈希表和交叉口转向表，所述下层索引结构包括:移动对象R树、静态对象R树、移动对象哈希表和动态链表。
2.如权利要求1所述的基于路网的移动对象位置索引结构，其特征在于: 所述路网R树为二维路网R树，且所述路网R树的叶子节点的数据结构包括:路径标识号、指向移动对象R树的指针、指向静态对象R树的指针、与路径哈希表中指针相对应的双向指针和限彳丁标志； 所述路径哈希表的数据结构包括:路径标识号、限行标志、路径所含交叉口标识和指向路网R树中对应叶子节点的指针； 所述交叉口转向表的数据结构包括:交叉口标识、可转向路径标识和交叉口位置属性。
3.如权利要求1或2所述的基于路网的移动对象位置索引结构，其特征在于:所述静态对象R树的每个叶子结点均指向一个最近邻链表，且所述静态对象R树中叶子结点的数据结构包括:静态对象标识号、静态对象位置信息和静态对象名称； 所述移动对象R树中的叶子结点的数据结构包括:移动对象标识号、移动对象在路径中的运动方向、路径标识号、以及指向动态链表中相应结点的指针； 所述移动对象哈希表的数据结构包括:移动对象标识号、移动对象插入表的时间、移动对象插入表时的速度、移动对象插入表时的相对位置，指向动态链表队首的指针、以及指向动态链表队尾的指针； 所述动态链表数据结构包括:移动对象标识号，移动对象当前所处的路径标识号，更新移动对象时的速度、时间、移动方向，移动对象在路径中的相对位置，以及指向移动对象R树中对应叶子结点的指针。
4.一种基于权利要求1-3中任一项的索引结构的移动对象位置的索引方法，该方法用于预测移动对象过去将来时刻的位置，其特征在于:包括: 接收预测移动对象在t时刻的位置的预测请求； 若t介于移动对象两次更新的时刻\和ti+1之间，则根据移动对象的位置偏移预测移动对象在t时刻的位置fp()Sl和根据移动对象的平均速度预测移动对象在t时刻的位置~ρ.丄pos2 ， 根据fp()Sl和fp()s2预测移动对象在t时刻的最终预测位置fp()S。
5.如权利要求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为移动对象在ti时刻的位置，posi+1为移动对象在ti+1时刻的位置，Vi为移动对象在ti时刻的速度，Vi+1为移动对象在ti+1时刻的速度。
6.一种基于权利要求1-3中任一项所述的结构的移动对象位置的索引方法，该方法用于预测移动对象未来时刻的位置，其特征在于:包括: 接收预测移动对象在t时刻位置的预测请求； 若t大于移动对象最后一次更新结点的时间te，并且t和te的差小于移动对象的更新间隔td，则预测移动对象在t时刻的位置fp()S=p0Se+(t-te) XVe，其中，pose为移动对象在时刻的位置，Ve为移动对象在时刻的速度。
7.一种基于权利要求1-3中任一项所述的结构的移动对象位置的索引方法，该方法用于预测移动对象未来时刻的位置，其特征在于:包括: 接收预测移动对象在t时刻位置的预测请求； 若t大于移动对象最后一次更新结点的时间te，并且t和te的差大于移动对象的更新间隔td，则预测移动对象从te所处的位置运动到交叉口的时间^ ； 根据^和查询时刻t的间隔，预测移动对象在t时刻的位置。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于:
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于:所述根据^和查询时刻t的间隔，预测移动对象在t时刻的位置包括:.当时，则预测移动对象在t时刻的位置为
10.一种基于权利要求1-3中任一项所述的结构的移动对象位置的索引方法，该方法用于索引移动对象的最近邻，其特征在于:包括: 接收来自移动对象的最近邻查询请求； 根据移动对象的最近邻查询请求，访问静态对象R树和最近邻链表，得到N个最近邻对象； 根据移动对象的行驶方向和路径限行两个要素，从所述N个最近邻对象中选择出最终的最近邻对象。
全文摘要
本发明提供的一种基于路网的移动对象位置索引结构和索引方法。其中索引结构包括针对路网建立的上层索引结构和针对路网中的移动对象建立的下层索引结构，所述上层索引结构包括路网R树，路径哈希表和交叉口转向表，所述下层索引结构包括移动对象R树、静态对象R树、移动对象哈希表和动态链表。本发明的索引结构，可以支持移动对象的全时态位置信息查询和最近邻查询。
文档编号G06F17/30GK103235831SQ20131017844
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月15日 优先权日2013年5月15日
发明者余建桥, 王芹, 谭晓天 申请人:西南大学