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tpr*-树在基于位置服务系统中的应用研究

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TPR-树在基于位置服务系统中的应用研究

作者：金泽锋江苏大学

学位级别：硕士

时空数据库技术是计算机科学的新兴领域。面对着海量的数据,如何在给定的空间及时间范围内实现对移动对象快速有效地查询,是实现定位服务、智能交通、数字化战争等诸多应用中迫切需要解决的问题。时空索引技术是解决上述问题的关键技术... 详细信息

时空数据库技术是计算机科学的新兴领域。面对着海量的数据,如何在给定的空间及时间范围内实现对移动对象快速有效地查询,是实现定位服务、智能交通、数字化战争等诸多应用中迫切需要解决的问题。时空索引技术是解决上述问题的关键技术。 tpr*-树是一种可以对移动对象当前位置及未来位置进行有效索引的时空索引技术。tpr*-树用TPBR(Time-Parameterized Bounding Rectangle)来近似表示对象,其基本算法和R-树类似。tpr*-树不但支持对移动对象将来位置的预测查询,而且数据存储量和数据更新频率都相对较低。但tpr*-树并没有得到广泛的应用,主要是因为其存在以下不足:对移动对象预测查询的精确度不高:TPBR之间的重叠随着时间的推移而越发严重,从而影响tpr*-树的查询性能:算法的时间花费较高,不利于系统作出快速的响应。本文对tpr*-树的性能优化进行了研究。首先介绍了时空索引技术研究方面的成果。接着,根据tpr*-树的特性,设计一种可以实现实时查询以及预测查询的基于位置服务系统。然后分别从四个方面对tpr*-树进行研究以及改进:(1)通过引入记录的生命期,过期记录(expired entries)不再被真正删除,只是简单记载过期的时刻,从而使tpr*-树可以应答对移动对象历史信息的查询;(2)对tpr*-树所索引的数据对象进行扩展,使得tpr*-树可以管理更为一般的数据对象;(3)提出一种同时考虑移动对象的空间属性和速度属性的结点分裂算法,算法在投影定积分值最大的轴上进行分裂,并把某段时间内子结点周长的定积分作为代价函数,不但降低了算法的计算时间,而且使用此算法所建立的tpr*-树的查询速度也得到了一定的提高;(4)一种可以限制TPBR之间无限重叠的基于距离的结构调整策略,该算法通过强制重插在某个方向上的移动距离超过阈值的移动对象所对应的记录,从而达到调整tpr*-树整体结构的目的。实验表明,与原tpr*-树结点分裂算法相比,改进后的结点分裂算法的计算时间降低了5～8倍,查询速度至少提高了50%:而且,在此基础上应用基于距离的结构调整策略使查询速度进一步提高约10%。

关键词：时空数据库索引空间位置预测查询 R-树 tpr*-树基于位置服务

时空数据库中基于tpr*-树的反向最近邻查询

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哈尔滨理工大学学报 2007年第3期12卷 87-90页

作者：于海彦郝忠孝哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院黑龙江哈尔滨150080

为研究动态环境下解决反向最近邻查询的算法,采用tpr*-树索引结构给出了解决动态环境下的最近邻查询算法,并提出反向最近邻查询算法.该算法可有效解决平面上连续移动点的反向最近邻查询.

关键词：时空数据库反向最近邻查询最近邻查询 tpr*-树

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支持高效更新的移动对象索引研究

南京航空航天大学学报 2009年第6期41卷 748-752页

作者：潘锦基马廷淮刘景发南京信息工程大学计算机与软件学院南京210044 南京航空航天大学信息科学与技术学院南京210016

基于tpr*-树(Time parameterized R-tree,tpr*-树)提出的LUtpr*-树采用基于主存的更新方法,更新对象的删除操作在内存中完成,故避免了tpr*-树中对象更新所导致的耗时的查找操作。同时,LUtpr*-树能有效利用主存资源。实验结果表明,与tpr*-树相... 详细信息

基于tpr*-树(Time parameterized R-tree,tpr*-树)提出的LUtpr*-树采用基于主存的更新方法,更新对象的删除操作在内存中完成,故避免了tpr*-树中对象更新所导致的耗时的查找操作。同时,LUtpr*-树能有效利用主存资源。实验结果表明,与tpr*-树相比,LUtpr*-树以牺牲很小部分查询性能为代价,大大提高了更新效率,更加适用于更新密集型应用。

关键词：频繁更新延迟删除 tpr*-树自底向上更新方法

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频繁更新环境下的移动对象索引研究

武汉理工大学学报 2010年第16期32卷 164-168,176页

作者：潘锦基马廷淮刘景发南京信息工程大学计算机与软件学院南京210044 南京航空航天大学信息科学与技术学院南京210016

基于tpr*-树提出一种能有效减少更新开销的索引结构EUtpr*-树(Efficient Update tpr*-tree)。EUT-PR*-树采用基于主存的更新方法,更新时对象的删除操作在内存中完成,避免了tpr*-树中对象更新所导致的耗时的查找过期数据项的操作。同时,E... 详细信息

基于tpr*-树提出一种能有效减少更新开销的索引结构EUtpr*-树(Efficient Update tpr*-tree)。EUT-PR*-树采用基于主存的更新方法,更新时对象的删除操作在内存中完成,避免了tpr*-树中对象更新所导致的耗时的查找过期数据项的操作。同时,EUtpr*-树能有效利用主存资源。实验结果表明,与tpr*-树相比,EUtpr*-树以稍稍牺牲一部分查询性能为代价,大大提高了更新效率,更加适用于更新密集型应用。

关键词：移动对象索引频繁更新延迟删除 tpr*-树

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移动对象数据库预测范围聚集查询技术研究

计算机科学 2007年第1期34卷 84-87页

作者：吴秋云廖巍景宁李军国防科技大学电子科学与工程学院长沙410073

针对预测范围聚集查询处理技术,提出了一种面向移动对象的聚集tpr树索引。聚集tpr树索引在tpr树中间节点中加入移动对象聚集信息以减少预测范围聚集查询所需要的节点访问代价。并增加了一个建于移动对象标识上的哈希辅助索引结构以支持... 详细信息

针对预测范围聚集查询处理技术,提出了一种面向移动对象的聚集tpr树索引。聚集tpr树索引在tpr树中间节点中加入移动对象聚集信息以减少预测范围聚集查询所需要的节点访问代价。并增加了一个建于移动对象标识上的哈希辅助索引结构以支持自底向上的删除搜索算法,具有很好的动态更新性能和并发性。提出了一种EPRA查询算法,采用更精确的剪枝搜索准则,大大减少了查询所需要访问的磁盘节点,具有良好的查询性能。

关键词：预测范围聚集查询 tpr*-树 atpr*-树 EPRA算法

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移动对象的动态反向k最近邻研究

计算机工程与应用 2009年第6期45卷 155-157,160页

作者：董军杨秀娟黑龙江科技学院计算机与信息工程学院哈尔滨150027

反向最近邻查询是空间数据库中最重要的算法之一。传统的反向最近邻查询方法主要是针对静态对象的查询,随着无线通讯和定位技术的快速发展,移动对象发出的查询请求成为新的研究热点。该文将tpr-tree作为算法的索引结构,并提出了基于矩... 详细信息

反向最近邻查询是空间数据库中最重要的算法之一。传统的反向最近邻查询方法主要是针对静态对象的查询,随着无线通讯和定位技术的快速发展,移动对象发出的查询请求成为新的研究热点。该文将tpr-tree作为算法的索引结构,并提出了基于矩形框的对角线的修剪策略,将半平面修剪策略进行改进,给出了移动对象的动态反向k最近邻的查询方案。

关键词：空间数据库最近邻查询反向最近邻查询 tpr*-树

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时空数据库中移动对象轨迹查询方法研究

时空数据库中移动对象轨迹查询方法研究

作者：于海彦哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

时空数据库技术是计算机科学的新兴领域。它是伴随着各种应用(如移动通信系统、交通控制系统、运输系统、数字化战场、地理信息系统和全球定位系统等)的需要而产生的。近年来,时空数据库查询方法研究成为人们普遍关注的研究热点。传统... 详细信息

时空数据库技术是计算机科学的新兴领域。它是伴随着各种应用(如移动通信系统、交通控制系统、运输系统、数字化战场、地理信息系统和全球定位系统等)的需要而产生的。近年来,时空数据库查询方法研究成为人们普遍关注的研究热点。传统的查询方法主要是对静态对象的查询。随着无线通信与定位技术的快速发展,越来越多的应用领域要求数据库管理系统能够查询移动对象轨迹,包括移动对象过去的轨迹、现在和未来的轨迹。在这种情况下,困难就是查询和对象都连续地改变位置,因此我们不能依靠给定的固定参考位置来确定查询的解。为了提供查询的解,现有技术或者基于采样或者基于重复应用时间参数查询。本课题在仔细研究目前多种时空数据库查询方法的基础上,提出了一种解决动态查询移动对象轨迹的最近邻查询方法,并在此基础上提出了一种反向最近邻查询方法,而且对它们的代价进行了分析。本文提出的算法主要解决移动对象现在和未来轨迹的查询,查询数据集由移动点对象组成,这些移动点对象采用tpr*-树(Time Parameterized R-tree)的索引结构。所提出的最近邻查询算法的优点是在每一时间间隔仅处理一个查询,解决了重复查询的问题,并且提高了查询效率。性能评价表明和现有技术相比该算法的性能在CPU和I/O代价方面有显著提高。提出的反向最近邻查询算法能够解决平面上连续移动点轨迹的反向最近邻查询。本课题的研究对时空数据库查询技术的发展具有重要意义。

关键词：时空数据库最近邻查询反向最近邻查询 tpr*-树