一种路网轨迹不确定移动对象范围查询系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种路网轨迹不确定移动对象范围查询系统及方法，所述系统与定位设备相连，所述系统包括相连的数据存储与索引模块以及查询处理模块，其中：所述数据存储与索引模块用于将所述定位设备获取的路网移动对象的位置数据存储至交通路网资源库并构建时空索引；所述查询处理模块用于接收用户的查询请求，并将所述查询请求进行剪枝处理、路径查询以及位置概率计算后，将处理的结果返回给所述用户。本发明专利技术提供的一种路网轨迹不确定移动对象范围查询系统及方法，能够具有更高查准率和查全率，同时查询效率更高。

System and method for searching range of uncertain moving objects in road network

The invention provides a network path uncertain system and method of mobile object range query, the system is connected with the positioning device, the system includes a connected data storage and index module and query processing module, wherein the data storage and index module for mobile network object will be the positioning equipment to obtain the location of the data storage to traffic network resources and construct spatio-temporal index; the query processing module is used for receiving the user's request, and the query processing, query path pruning calculation and location probability, will return the results to the user. The invention provides a method and a system for searching the range of uncertain moving objects in road network, which can have higher precision and recall ratio and higher query efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及时空数据管理
，特别涉及一种路网轨迹不确定移动对象范围查询系统及方法。
技术介绍
随着移动定位和无线通信技术的不断发展，移动对象轨迹数据的获取越来越便利。路网移动对象范围查询通过处理轨迹数据获取特定时间特定路段的目标对象，因此在地理信息系统、移动通信系统、智能交通系统及定位服务等实际应用中具有其他轨迹查询不可比拟的应用需求。考虑移动对象的位置数据具有海量性特征，同时技术与经济因素导致路网移动对象的采样频率无法忽略连续采样点间轨迹不确定性，因此对于路网移动对象的范围查询，海量数据前提下的不确定性处理就变得非常迫切和重要。路网移动对象因为定位设备采样频率低造成的相邻采样值间轨迹不确定性属于数据表示不确定。针对此种类型的轨迹不确定性，Zheng等人提出了一种不确定轨迹索引机制UTH(UncertainTrajectoriesHierarchy)和时空间范围查询方法。该方法考虑移动对象在路段两个顶点的最早到达时间与最晚出发时间，利用依赖时间的概率分布函数表示移动对象在路网环境下的不确定性。但此方法索引的轨迹列表同时记录确定的样本位置和全部移动对象所有可能路径中经过顶点的最早到达时间与最晚出发时间，索引创建过程需要进行频繁的磁盘读写，不能满足大规模路网海量移动对象数据处理的实时性。Chen等人提出了一种基于划分的不确定轨迹索引PUTI(aPartition-basedUncertainTrajectoryIndex)支持移动对象概率范围查询。划分依据移动对象轨迹单元的网络距离，但此方法在索引创建过程需要进行频繁的不确定轨迹插入操作，导致系统负担巨大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种路网轨迹不确定移动对象范围查询系统及方法，能够具有更高查准率和查全率，同时查询效率更高。为实现上述目的，本专利技术提供一种路网轨迹不确定移动对象范围查询系统，所述系统与定位设备相连，所述系统包括相连的数据存储与索引模块以及查询处理模块，其中：所述数据存储与索引模块用于将所述定位设备获取的路网移动对象的位置数据存储至交通路网资源库并构建时空索引；所述查询处理模块用于接收用户的查询请求，并将所述查询请求进行剪枝处理、路径查询以及位置概率计算后，将处理的结果返回给所述用户。进一步地，所述数据存储与索引模块包括采样数据处理单元、交通路网资源库、路网划分单元、路网索引单元、时空索引单元以及交通路网索引库，其中：所述采样数据处理单元，用于将原始经纬度坐标数据按照系统数据格式存储于所述交通路网资源库；所述路网划分单元，用于采用并行多级k路划分技术形成考虑路段连接关系的索引基本单元；所述路网索引单元，用于构建考虑路段间关联关系和时间权重的路网索引结构，以满足移动对象相邻样本位置间的路径查询；所述时空索引单元，用于构建基于Hadoop的路网移动对象多维时空索引结构，以满足概率范围查询。进一步地，所述查询处理模块包括查询请求处理单元、剪枝处理单元、路径查询单元、位置概率计算单元和查询结果合并单元，其中：所述查询请求处理单元，用于获取用户的查询请求；所述剪枝处理单元，用于缩小查询顶点候选集的规模，以提高所述查询请求的搜索速度；所述路径查询单元，用于查询路网中同一移动对象相邻样本位置间的路径，并获取组成路径的路段顶点集合、路段概率和移动对象经过路口顶点的时间范围；所述位置概率计算单元，用于计算查询候选集中移动对象符合时空间查询条件的位置概率；所述查询结果合并单元，用于将各个子查询结果合并成完整的结果返回给所述用户。为实现上述目的，本专利技术还提供一种路网轨迹不确定移动对象范围查询方法，所述方法包括：步骤S1：将定位设备采样的原始经纬度坐标数据按照系统数据格式存储于交通路网资源库；步骤S2：利用Hadoop开源平台构建支持路网移动对象概率范围查询的时空索引结构；步骤S3：获取用户的查询请求并分析时间、空间和概率查询条件；步骤S4：根据时间查询条件进行时间剪枝，以缩小候选集范围；步骤S5：根据所述时空索引结构，将空间维度结合时间维度索引，依据时间维度索引叶结点项中的OID与RowKey_TimeStamp唯一确定移动对象；步骤S6：基于Hadoop的移动对象查询进行并行处理；步骤S7：将查询结果合并输出。进一步地，所述步骤S2具体包括：步骤S21：采用并行多级k路划分技术将路网划分为考虑路段连接关系的索引基本单元；步骤S22：以路段最大限速下的最短时间作为时间权重形成各索引基本单元的最短时间矩阵，以构建路网索引结构；步骤S23：构建路网移动对象多维时空索引结构，并实现索引的并行创建。进一步地，所述步骤S4具体包括：步骤S41：判断是否被时间剪枝，若剪枝转至步骤S7，否则转至步骤S42；步骤S42：判断输入的数据是确定数据还是不确定数据，若是确定数据则转至步骤S5，否则转至步骤S6。进一步地，所述步骤S6具体包括：步骤S61：判断移动对象是否被空间剪枝，若剪枝转至步骤S7，否则转至步骤S62；步骤S62：进行路网移动对象相邻样本位置间的路径查询；步骤S63：判断移动对象是否被概率剪枝，若剪枝则转至步骤S7，否则转至步骤S64；步骤S64：计算符合查询时间、空间和概率条件的移动对象位置概率值。进一步地，所述步骤S62具体包括：步骤S621：判断相邻样本位置是否属于时空索引结构中相同叶结点，若属于则转至步骤S622，否则转至步骤S623；步骤S622：对属于相同叶结点的两顶点间进行路径查询；步骤S623：对属于不同叶结点的两顶点间进行路径查询。进一步地，所述步骤S622具体包括：步骤S6221：定位查询起点与终点对应的空间索引叶结点子图；步骤S6222：以起点与终点构筑空间剪枝P-region；步骤S6223：将P-region内起点的各个邻接顶点按最短时间升序排序，查找符合时间限制条件的邻接顶点构成路径；步骤S6224：判断当前邻接顶点是否为终点，若是转至步骤S6225，否则以其为起点，转至步骤S6222。步骤S6225：计算所述路径中各个路段的概率以及各个经过顶点的时间范围。进一步地，所述步骤S623具体包括：步骤S6231：定位查询起点与终点分别对应的空间索引叶结点子图；步骤S6232：以起点与终点构筑空间剪枝P-region；步骤S6233：计算起点到起点所在子图边界顶点间的路径，计算终点所在子图边界顶点到终点间的路径以及计算空间索引层次关系中每层子图的边界顶点到上一层或下一层子图边界顶点间的路径；步骤S6234：依据时间限制条件组合步骤S6233中计算的路径；步骤S6235：计算所述路径中各个路段的概率以及各个经过顶点的时间范围。由上可见，本专利技术处理定位设备采样的海量原始数据，构建能够对路网路段关系和时间权重进行有效表示的时空索引，实现基于路径组合的路网移动对象路径查询解决轨迹不确定性涉及的路段不确定性问题，构建基于时间依赖关系的位置概率计算方法解决轨迹不确定性涉及的时间不确定性问题。本专利技术实现对采样频率导致的轨迹不确定路网移动对象的查全与查准，同时通过时间、空间和概率三种基于几何学方法的剪枝策略对概率范围查询候选集进行快速缩减，从而能够提高查询的效率。附图说明图1为本专利技术实施例的路网轨迹不确定移动对象范围查询系统功能模块图；图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种路网轨迹不确定移动对象范围查询系统，所述系统与定位设备相连，其特征在于，所述系统包括相连的数据存储与索引模块以及查询处理模块，其中：所述数据存储与索引模块用于将所述定位设备获取的路网移动对象的位置数据存储至交通路网资源库并构建时空索引；所述查询处理模块用于接收用户的查询请求，并将所述查询请求进行剪枝处理、路径查询以及位置概率计算后，将处理的结果返回给所述用户。

【技术特征摘要】
1.一种路网轨迹不确定移动对象范围查询系统，所述系统与定位设备相连，其特征在于，所述系统包括相连的数据存储与索引模块以及查询处理模块，其中：所述数据存储与索引模块用于将所述定位设备获取的路网移动对象的位置数据存储至交通路网资源库并构建时空索引；所述查询处理模块用于接收用户的查询请求，并将所述查询请求进行剪枝处理、路径查询以及位置概率计算后，将处理的结果返回给所述用户。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据存储与索引模块包括采样数据处理单元、交通路网资源库、路网划分单元、路网索引单元、时空索引单元以及交通路网索引库，其中：所述采样数据处理单元，用于将原始经纬度坐标数据按照系统数据格式存储于所述交通路网资源库；所述路网划分单元，用于采用并行多级k路划分技术形成考虑路段连接关系的索引基本单元；所述路网索引单元，用于构建考虑路段间关联关系和时间权重的路网索引结构，以满足移动对象相邻样本位置间的路径查询；所述时空索引单元，用于构建基于Hadoop的路网移动对象多维时空索引结构，以满足概率范围查询。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述查询处理模块包括查询请求处理单元、剪枝处理单元、路径查询单元、位置概率计算单元和查询结果合并单元，其中：所述查询请求处理单元，用于获取用户的查询请求；所述剪枝处理单元，用于缩小查询顶点候选集的规模，以提高所述查询请求的搜索速度；所述路径查询单元，用于查询路网中同一移动对象相邻样本位置间的路径，并获取组成路径的路段顶点集合、路段概率和移动对象经过路口顶点的时间范围；所述位置概率计算单元，用于计算查询候选集中移动对象符合时空间查询条件的位置概率；所述查询结果合并单元，用于将各个子查询结果合并成完整的结果返回给所述用户。4.一种路网轨迹不确定移动对象范围查询方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1：将定位设备采样的原始经纬度坐标数据按照系统数据格式存储于交通路网资源库；步骤S2：利用Hadoop开源平台构建支持路网移动对象概率范围查询的时空索引结构；步骤S3：获取用户的查询请求并分析时间、空间和概率查询条件；步骤S4：根据时间查询条件进行时间剪枝，以缩小候选集范围；步骤S5：根据所述时空索引结构，将空间维度结合时间维度索引，依据时间维度索引叶结点项中的OID与RowKey_TimeStamp唯一确定移动对象；步骤S6：基于Hadoop的移动对象查询进行并行处理；步骤S7：将查询结果合并输出。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：史涯晴，黄松，李辉，任正平，郑长友，施展，韩敬利，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32