移动对象轨迹数据管理关键技术研究

发布时间：2017-10-05 16:34

  本文关键词：移动对象轨迹数据管理关键技术研究

  更多相关文章： 移动对象 轨迹数据 道路网络 路网匹配 拥堵同伴 轨迹压缩

【摘要】：卫星、物联网定位技术,以及迅速发展和普及的智能终端,使得轨迹数据(特指移动对象的时空运动)的记录越来越普遍。在轨迹数据中包含了相当丰富的时空信息,对其进行分析和挖掘可用来支持与移动对象相关的多种应用。然而,这些与轨迹相关的服务和新兴的技术在方便人们生活的同时,也对海量轨迹数据的利用和管理提出了很大的挑战。轨迹数据同时包含空间和时间属性,数据量大且维度高,分析起来难度大,传统数据库都是以静态数据查询为目标,轨迹数据的海量性、时空维度、不确定性及动态流式特性使得传统数据库技术都无法支持对时空数据的有效管理。如何保存与管理移动对象产生的海量时空轨迹数据,成为当前时空数据管理领域的一个重要研究课题。在此背景下,面向道路网络中移动对象产生的海量时空轨迹数据,本文围绕其若干重要问题展开研究:映射与地图匹配;挖掘与分析及其在智能交通中的应用;轨迹压缩等。此外,结合特定的应用场景,本文给出了具体的解决方案及其实现框架。具体而言,可将本文主要的工作和创新点概括为如下几点:(1)提出一种高效存储的路网简化模型MPA-TRN。针对现有路网简化方案难以解决匹配结果丢失问题,通过分析GPS点能直接匹配到一条道路的范围以及道路的构造过程,提出一种新型的路网简化模型。该模型可以显著地压缩路网的存储空间,适于在内存与计算资源有限的终端中进行GPS与路网之间的快速匹配,并保持较高的匹配精度。实验表明,路网存储空间可以平均压缩到原来的1/4,而精度仅下降3~5%左右。(2)提出一种基于MPA-TRN的快速路网匹配方法FMM。现有的路网匹配方法主要集中在提高精度上,很少考虑地图数据存储空间及匹配过程中的能源消耗。本文针对轻量级终端存储与计算资源受限的特性进行针对性设计,为移动及嵌入式环境中进行路网匹配提供一种快速路网匹配方法FMM。基于MPA-TRN路网模型,FMM将GPS序列路网匹配问题转化成MPA-Graph上最大相似路径搜索问题,并给出了度量相似性的三类条件以保障匹配过程的效率与精度。与传统的路网匹配方法进行对比实验显示,FMM方法匹配精确度下降3~5%左右,运算速度平均提高5倍。(3)提出一种轨迹流数据降载策略以实现快速交通拥堵监控。本文将同伴发现技术引入交通拥堵监控中,挖掘轨迹数据中与拥堵特征相关的数据属性扩充到交通参数之中,同时采用相似轨迹聚类和预测等技术,提出了一种轨迹流数据降载策略。该策略基于“通常情况下(非高峰时间)发生拥堵的区域是有限的”这一主旨思想,首先从浮动车轨迹流数据中筛选出可能发生拥堵的FCD(floating car data),再对拥堵区域变化趋势进行概化预测,由预测结果决定负载处理方式,最终达到降载目的。通过在北京市路网中大规模出租车轨迹数据上的实测,验证了这种算法的有效性和优势。(4)提出一种适用于路网中移动对象轨迹数据的混合压缩方法。不同于现有研究主要侧重于对单条轨迹的压缩,本文考虑了移动对象运动模式相似性带来的冗余,将轨迹数据冗余划分为单轨迹冗余和多轨迹冗余,并采用分级建立冗余度模型的方式为轨迹压缩提供冗余信息的表征与提取方法。提出了基于路轨的符号表示策略,将路网中的边以路轨形式进行描述,解决了路网信息缺失问题;提出了一种多轨迹冗余抽取算法,它以频繁路轨子序列代替相似运动路线,大大降低了计算复杂度。与传统线性压缩相比,提出的方法既进一步消除了多轨迹及其子段之间存在的冗余,又能表达较复杂的运动模式。实验结果表明,新方法不仅能获得较高的压缩率,而且还能保证压缩轨迹的效用。
【关键词】：移动对象 轨迹数据 道路网络 路网匹配 拥堵同伴 轨迹压缩
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP311.13
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 研究背景及意义15-17
• 1.2 国内外研究现状17-21
• 1.3 本文研究内容21-23
• 1.4 论文组织结构23-25
• 第二章 轨迹数据管理的研究及应用25-44
• 2.1 轨迹数据的基本概念25-32
• 2.1.1 轨迹数据的产生25-26
• 2.1.2 轨迹数据的表示26-28
• 2.1.3 轨迹数据建模方法28-30
• 2.1.4 轨迹数据的特点30-32
• 2.2 路网受限的轨迹数据32-34
• 2.3 轨迹数据管理相关技术34-40
• 2.4 典型应用40-43
• 2.5 小结43-44
• 第三章 基于简化路网的快速匹配方法44-68
• 3.1 引言44-45
• 3.2 相关研究45-51
• 3.3 路网简化模型MPA-TRN51-57
• 3.4 基于MPA-TRN的快速匹配方法57-63
• 3.4.1 待匹配序列转换为图结构57-59
• 3.4.2 寻找最大相似匹配路径59-60
• 3.4.3 三类约束条件及其度量60-63
• 3.5 模型实现及性能评价63-67
• 3.6 小结67-68
• 第四章 轨迹流数据降载策略68-86
• 4.1 引言68-69
• 4.2 相关研究69-71
• 4.3 拥堵同伴与降载策略71-75
• 4.3.1 问题描述71-72
• 4.3.2 拥堵同伴定义72-74
• 4.3.3 核心思想及策略制定74-75
• 4.4 拥堵同伴发现算法75-78
• 4.5 基于预测的多优先级调度算法78-81
• 4.6 性能分析及结论81-84
• 4.6.1 实验设计81-82
• 4.6.2 实验结果与分析82-83
• 4.6.3 CoCD参数影响分析83-84
• 4.6.4 调度策略影响分析84
• 4.7 小结84-86
• 第五章 适用移动对象的轨迹数据压缩86-108
• 5.1 引言86-87
• 5.2 相关研究87-94
• 5.3 基本模型和问题定义94-95
• 5.4 轨迹数据的混合压缩框架HCFT95-103
• 5.4.1 框架概述96
• 5.4.2 基于路轨的符号表示96-99
• 5.4.3 多轨迹冗余抽取算法99-101
• 5.4.4 多轨迹冗余的异步压缩101-103
• 5.5 压缩轨迹的应用支持103
• 5.6 实验结果与分析103-107
• 5.6.1 HCFT性能分析104-106
• 5.6.2 压缩轨迹的应用性能分析106-107
• 5.7 小结107-108
• 结论108-111
• 参考文献111-119
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单119-120
• 致谢120

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 卢炎生;查志勇;潘鹏;;一种改进的移动对象时空数据模型[J];华中科技大学学报(自然科学版);2006年08期

2 廖巍;唐桂芬;景宁;钟志农;;基于速度分布的移动对象混合索引方法[J];计算机学报;2007年04期

3 谷秀莉;宋广军;;基于固定网络的移动对象轨迹查询[J];齐齐哈尔大学学报;2008年05期

4 刘磊;李靖;卢秀山;韩晓冬;;基于组合通讯方案的移动对象管理系统[J];测绘科学;2008年01期

5 丁治明;余波;李曼;韩京宇;;网络受限移动对象不确定性轨迹的索引[J];计算机科学;2008年03期

6 梁野;龚雪晶;慈林林;;基于网格分组移动对象的索引方法[J];北京理工大学学报;2008年08期

7 何云斌;樊守德;郝忠孝;;移动对象轨迹更新体系[J];计算机工程与应用;2008年27期

8 何凯涛;唐宇;廖巍;郁文贤;;动态环境下移动对象索引技术研究[J];电子与信息学报;2008年10期

9 方颖;曹加恒;黄敏;曾承;;支持固定网络中频繁更新的移动对象混合索引模型[J];小型微型计算机系统;2009年01期

10 戴红;魏锋;;路网中移动对象轨迹索引的研究[J];计算机工程与设计;2009年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 翁敬农;;移动对象及其时空模型的研究[A];中国地理信息系统协会第九届年会论文集[C];2005年

2 张伟;皮德常;;挖掘移动对象的频繁运动模式[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第三分册）[C];2009年

3 曹会萍;丁治明;王珊;孟小峰;;移动对象管理的自适应索引方法[A];第十八届全国数据库学术会议论文集（研究报告篇）[C];2001年

4 胡志智;孟小峰;郭研妍;李本钊;陈继东;;基于模拟预测的移动对象位置主动更新策略[A];第二十一届中国数据库学术会议论文集（研究报告篇）[C];2004年

5 陈滨;丁治明;纪鹏程;;基于动态交通网络的移动对象的索引[A];第二十三届中国数据库学术会议论文集（技术报告篇）[C];2006年

6 王波涛;陈贺;马俊;喜连川优;王国仁;;基于区域覆盖的移动对象索引的设计与实现[A];第26届中国数据库学术会议论文集（A辑）[C];2009年

7 涂丹丹;向琳;左德承;杨孝宗;;移动对象数据库管理技术[A];黑龙江省计算机学会2007年学术交流年会论文集[C];2007年

8 白芸;孟小峰;丁锐;杨楠;胡志智;;基于移动对象流的道路索引[A];第二十届全国数据库学术会议论文集（研究报告篇）[C];2003年

9 刘小峰;陈传波;刘云生;;移动对象全局K最接近邻居查询研究[A];2007年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2007年

10 赵亮;陈荦;景宁;钟志农;;一种高效的移动对象连续多范围查询处理框架[A];第26届中国数据库学术会议论文集（B辑）[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 中国人民大学信息学院 孟小峰 丁治明;让数据跟随你移动[N];计算机世界;2001年

2 中国人民大学信息学院 郝兴;移动数据管理待补课[N];中国计算机报;2008年

3 ;Word中的“微调”技术[N];中国计算机报;2005年

4 四川 余文勇;课件特殊效果巧实现[N];中国电脑教育报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 杨彬;室内移动对象的数据管理[D];复旦大学;2010年

2 叶李;移动对象数据库查询及处理技术研究[D];电子科技大学;2011年

3 张恒飞;空间数据库中移动对象位置管理技术研究[D];华中科技大学;2012年

4 方颖;移动对象数据库中移动对象索引方法研究[D];武汉大学;2010年

5 吴佩莉;移动对象轨迹数据管理关键技术研究[D];北京理工大学;2015年

6 廖巍;面向位置服务的移动对象索引与查询处理技术研究[D];国防科学技术大学;2007年

7 陈楠;时空数据库中移动对象的索引和查询技术研究[D];浙江大学;2010年

8 赵亮;面向位置服务的移动对象并发查询处理技术[D];国防科学技术大学;2010年

9 张凤荔;移动对象数据智能处理模型研究[D];电子科技大学;2007年

10 袁冠;移动对象轨迹数据挖掘方法研究[D];中国矿业大学;2012年

，

本文编号：977853