基于TPU-tree的Skyline分支定界查询算法(英文)

提出了一种新的限定性skyline查询理念,并给出了高效的处理技术。分支定界方法是当前skyline查询处理效率较高的技术之一,在一种不确定移动对象的索引策略TPU-tree之上,基于分支定界方法提出了B2CPS可限定性skyline查询处理算法。实验结果表明,提出的基于TPU-tree的B2CPS算法可以很大程度地提高限定性skyline查询的效率,在移动对象频繁更新的情况下亦能保持较高的查询性能,因此具有较好的实用价值。     

支持频繁位置更新的不确定移动对象索引策略

移动数据采集和处理技术的迅速发展给研究人员提出了新的应用需求,如何在频繁位置更新应用中索引不确定移动对象的当前及未来位置信息成为当前的研究热点之一.TPU树是针对不确定移动对象的当前及未来位置信息索引的策略,其具有较高的概率域查询效率,但是其采用的传统自顶向下更新算法,存在频繁位置更新效率低下的问题.通过在TPU树上增加一个记录不确定移动对象状态特征的更新备忘录(UM)内存结构,文中提出了一种支持频繁位置更新的不确定移动对象索引策略TPU2M树,并在此基础之上提出了一种改进的基于备忘录(MMBU/I)的更新/插入算法.代价分析和实验仿真表明,采用MMBU/I算法的TPU2M树频繁更新性能大大优于TPU树和ABx树索引,且概率查询性能与传统索引大致相当,因此具有很好的实用价值和广泛的应用前景.     

面向频繁位置更新的不确定移动对象索引策略

位置不确定性是移动对象的重要特点之一。已有的不确定移动对象索引技术旨在提高查询效率,但是当移动对象位置频繁更新时,存在更新代价较大的问题。针对移动对象频繁位置更新引起的开销增加问题,在TPU-tree索引结构上支持移动对象群组划分策略,给出了一种适用于频繁位置更新的索引结构GTPUtree。在此基础上提出了基于空间轨迹相似度的群组划分算法STSG(spatial trajectory of similarity group)和不确定移动对象群组更新算法。GTPU-tree通过减少同一分组中移动对象的更新次数,降低磁盘I/O次数,从而降低更新代价。通过实验对基于GTPU-tree和TPU2M-tree等索引结构的算法效率进行了对比分析,结果表明GTPU-tree相比于TPU2M-tree在移动对象数量较大时,GTPU-tree的更新代价将低于TPU2M-tree;与TPUtree相比插入性能提高约30%,更新代价降低约35%。     

基于扩展倒排索引的不确定XML关键字查询算法

现有的不确定XML关键字查询算法均需遍历不确定XML文档,并且算法在执行过程中需要频繁的字符串比较,造成时间浪费。针对上述问题,提出基于扩展倒排索引的不确定XML关键字查询算法Pr E。扩展倒排索引有效地存储了不确定XML文档中节点的相关信息,根据扩展倒排索引即可初始化动态哈希表和序号编码链表,并且Pr E算法在执行过程中利用整数的比较代替了字符串的比较。理论分析与实验结果表明,Pr E算法是一种高效的不确定XML关键字查询算法。     

受限网络移动对象的概率最近邻查询

基于自由空间移动对象概率最近邻查询,给出受限网络移动对象概率最近邻(CNPNN)查询概念,提出一种基于网络概率Voronoi图的CNPNN查询算法.利用基于网络距离的概率度量得到不确定数据的网络概率Voronoi单元,建立网络概率Voronoi 图覆盖受限网络.使用对点查询具有优势的R+树,对不确定数据的网络概率Voronoi单元进行索引,减少搜索时间.确定查询对象所在网络Voronoi单元,得到查询对象最可能的最近邻.实验结果表明,该算法时间复杂度为O(n2+mlogmn),在一定条件下具有较好的性能.     

不确定数据库中的阈值轮廓查询处理

传统轮廓查询算法都没有考虑不确定数据的特殊性质,因而不能直接应用到不确定数据应用中.深入地研究了不确定数据库中的轮廓查询处理技术.首先,提出了不确定数据库中阈值轮廓查询的定义;其次,通过对其性质的分析,提出了基于R一树索引的基本的阈值轮廓算法(BPS);接着,通过对其性质的进一步分析,在BPS算法的基础上,增加了有效的过滤策略,提出了改进的阈值轮廓算法(IPS).实验结果表明,IPS算法可以有效地减少阈值轮廓的计算时间,从而满足实际应用的性能需求.     

路网中位置不确定的二元反kNN查询

针对路网限制和物体位置的不确定性,提出了路网中位置不确定的二元反kNN查询（PBRkNN）,旨在查找一组位置不确定的点,使得每个不确定点的kNN包含给定查询点的概率大于一个阈值。为了解决该问题,首先提出一种基于Dijkstra进行剪枝处理的基本算法,即PE算法;接着在PE算法的基础上通过预处理计算出每个点的kNN从而加快查询速度,即PPE算法;而为了进一步减小PPE算法中范围查询的开销,提出PPEE算法,利用网格索引来索引范围查询中要查询的不确定空间点,从而提升算法的效率。最后,在北京和加州路网数据集上进行了大量实验,结果表明通过一些预处理的策略确实可以有效地处理路网中位置不确定的二元反kNN查询。     

面向移动对象的高效预测范围聚集查询方法

预测范围聚集查询是移动对象数据库中重要的查询类型之一.提出了一种PRA树高效预测范围聚集查询索引,对速度域进行规则划分,根据速度矢量大小将移动对象映射到不同的速度桶中,针对每个速度桶,提出了一种聚集TPR树索引,通过在TPR树中间节点中加入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.PRA树索引增加了一个建于叶节点之上的Hash辅助索引结构,并采用自底向上的删除搜索算法,具有很好的动态性能和并发性.提出了一种增强预测范围聚集查询EPRA算法,采用更精确的剪枝搜索准则,减少了查询所需要访问的节点代价.实验结果与分析表明,基于PRA树索引的EPRA查询算法具有良好的查询性能,优于通用的TPR*树索引.     

基于Buddy*-Hash的移动对象时空查询方法

索引技术可以提高数据检索和查询效率,为了实现对时空数据库中移动对象的查询操作,需要引入时空索引技术。在传统Buddy-树的基础上提出Buddy*-Hash索引结构,根据扩展查询窗口策略给出范围查询算法。实验结果表明,基于BH索引结构的范围查询算法具有良好性能。     

一种使用简化预排序的k-支配Skyline查询算法

近年来,Skyline查询在多目标决策、数据挖掘、数据库可视化等方面得到广泛应用.然而在高维空间环境下,skyline查询因为返回的结果集过大而不能提供有用的信息.因此,学术界提出了七-支配skyline查询的概念.它通过弱化数据点之间的支配关系,使数据点间更容易产生支配关系,从而使结果集的大小保持在一个合适的范围内.现有七-支配skyline查询算法分为建立索引和不建立索引两种类型.其中不建立索引的算法在高维空间,反相关数据和渐近输出等方面表现比较差,而基于索引的算法花费大量时间去建立索引,整体性能都不高.本文提出一种基于简化预排序的七-支配skyline查询算法(SPA),实现用O(n)的时间复杂度对数据进行简化预排序.理论论证和实验数据都显示了SPA算法远比国内外现有的最好算法更加高效.     

网络受限移动对象不确定性轨迹的索引

近年来,人们对于如何表示和处理移动对象的不确定性进行了研究,提出了一些较为有效的模型和算法.但是,在如何索引移动对象的不确定时空轨迹方面,相关的研究工作十分有限.为了解决上述问题,本文提出了一种网络受限移动对象不确定轨迹的索引结构(UTR-Tree),并给出了相关的索引更新及查询算法.在该索引结构的支持下,移动对象数据库不仅可以快速地处理对移动对象过去可能位置的查询,而且能够对其现在及将来的可能位置进行高效的查询处理.     

基于曼哈顿距离的不确定移动对象概率Skyline查询

在众多应用中,由于受到测量仪器精度、更新延迟、网络带宽等限制,不同形式的数据不确定性广泛存在。目前,不确定数据中的信息查询受到数据库研究领域学者的关注,并且为不确定数据寻找高效的分析方法也成为了一个热门课题。本文针对基于曼哈顿距离的不确定移动对象概率Skyline查询问题,提出一个基于曼哈顿距离的概率Skyline模型用于求解不确定移动对象在某时刻是Skyline的概率,并得到一个p-t-Skyline结果集,此集合包含所有在t时刻Skyline概率至少是p的移动对象。在实际应用中,计算大量不确定移动对象的Skyline概率过程繁琐,代价高昂。为提高概率Skyline查询过程的计算效率,本文提出包含“采样-限定-修剪-精炼”4个步骤的解决方案。同时,为进一步减少Skyline运算开销,本文使用一个多维索引结构VCI树以加快数据检索的效率。实验结果表明该解决方案在不同数据规模以及维度的数据集上均具有较高的效率。     

不确定移动对象概率Skyline集的查询更新

Skyline查询的研究已从传统的静态Skyline操作延伸到动态的、不确定数据集上的Skyline查询和计算上。研究了移动环境下,查询点位置固定、目标点处于运动状态并且位置不确定情况下的连续概率Skyline计算问题。这个过程中,移动对象与查询对象之间的距离随时间不断变化。移动对象由于其运动状态导致位置无法精确定位,因此移动对象之间的支配关系只能采用概率形式表示,且随时间不断变化。给出了移动对象间的支配概率的定义,以及移动对象Skyline概率的定义,并定义了触发事件来记录对象支配概率发生变化的时刻,实现概率Skyline计算的连续跟踪和动态更新。提出了基于事件触发的连续概率Skyline查询算法(event triggered continuous probabilistic Skyline query for uncertain moving object,U-ECPS),对移动环境下的Skyline集进行连续查询和更新。大量的实验结果验证了U-ECPS算法的有效性。     

基于事件的位置不确定移动对象连续概率Skyline查询

Skyline查询是基于位置服务(Location based service, LBS)的一项重要操作,其目的是发现数据集中不被其他点支配的点的集合.移动对象在运动过 程中,其位置信息具有不确定性,导致各数据点间的支配关系不稳定,从而影响Skyline操作.本文针对以位置不确定移动对象为查 询点的Skyline查询进行研究,首先,定义了查询点移动时各对象间支配概率,提出了支配概率和Skyline概率的微元计算方法.在此基 础上,提出一种面向不确定移动对象进行连续概率Skyline查询的有效算法U_CPSC.该算法首先快速计算初始时刻的p-Skyline集合; 然后,定义了两类可能引起p-Skyline变动的事件,通过对这些事件的跟踪计算快速更新p-Skyline集合,无需在移动对象的每一运动 时刻去遍历整个数据集,实现了对p-Skyline的连续更新操作,大大减少了算法的查找和计算开销,提高了运算效率;最后,提出一 种静态算法U_SPSC,与U_CPSC进行了对比试验,实验结果证明了算法的有效性.     

Evaluation of probabilistic queries over imprecise data in constantly-evolving environments

Sensors are often employed to monitor continuously changing entities like locations of moving objects and temperature. The sensor readings are reported to a database system, and are subsequently used to answer queries. Due to continuous changes in these values and limited resources (e.g., network bandwidth and battery power), the database may not be able to keep track of the actual values of the entities. Queries that use these old values may produce incorrect answers. However, if the degree of uncertainty between the actual data value and the database value is limited, one can place more confidence in the answers to the queries. More generally, query answers can be augmented with probabilistic guarantees of the validity of the answers. In this paper, we study probabilistic query evaluation based on uncertain data. A classification of queries is made based upon the nature of the result set. For each class, we develop algorithms for computing probabilistic answers, and provide efficient indexing and numeric solutions. We address the important issue of measuring the quality of the answers to these queries, and provide algorithms for efficiently pulling data from relevant sensors or moving objects in order to improve the quality of the executing queries. Extensive experiments are performed to examine the effectiveness of several data update policies.     

一种构建于DSM的移动对象的全时态索引方法

移动对象索引技术是移动对象数据库这个新兴的热点领域中的关键技术之一.针对该技术处理数据的繁琐复杂特性,提出构建于DSM的移动对象索引方法 DSM_MSMON,在分布式系统中并行的管理移动对象的信息,支持更新和查询操作.DSM_MSMON统一了单机和多机的内存管理策略,解决了DSM系统中的数据定位、一致性维护、负载平衡和可扩充性等主要问题,有效地提高了移动对象索引的效率.文中给出DSM_MSMON的设计思想和模型,并分析了DSM_MSMON的关键技术和程序流程.实验结果表明,该方法要优于MSMON结构.     

支持频繁更新的移动对象混合索引方法

TPR-tree是目前广泛使用的移动对象当前及未来位置索引技术,但是其频繁更新性能低下.通过在TPR-tree上增加一个指向索引树中间节点的直接访问表（direct-access table）内存结构和建于叶节点之上的Hash辅助索引结构,提出了一种支持频繁更新的移动对象混合索引HTPR-tree,并提出了基于HTPR-tree的扩展自底向上（EBUU）更新算法.性能分析和实验表明,采用EBUU算法的HTPRtree动态更新性能大大高于TPR^＊-tree等索引,而查询性能仅仅稍逊.     

移动点对象HR索引及反向最近邻查询

在此提出了一种基于速度分布的HR树索引结构,首先在速度域中对移动对象集进行规则划分,根据速度标量大小将移动对象划分到不同的速度树中,每棵速度树中移动对象具有相近的速度;对每棵速度树中的移动对象,则利用时间间隔进行划分。HR树索引增加了两个分别建于叶节点和根节点之上的Hash辅助索引结构,并基于HR树提出了反向最近邻查询算法,具有很好的动态更新性能和并发性。实验结果与分析表明,基于HR树索引的反向最近邻查询算法具有良好的更新及查询性能,优于通用的TPR树索引。     

MOVIES: indexing moving objects by shooting index images

With the exponential growth of moving objects data to the Gigabyte range, it has become critical to develop effective techniques for indexing, updating, and querying these massive data sets. To meet the high update rate as well as low query response time requirements of moving object applications, this paper takes a novel approach in moving object indexing. In our approach, we do not require a sophisticated index structure that needs to be adjusted for each incoming update. Rather, we construct conceptually simple short-lived index images that we only keep for a very short period of time (sub-seconds) in main memory. As a consequence, the resulting technique MOVIES supports at the same time high query rates and high update rates, trading this property for query result staleness. Moreover, MOVIES is the first main memory method supporting time-parameterized predictive queries. To support this feature, we present two algorithms: non-predictive MOVIES and predictive MOVIES. We obtain the surprising result that a predictive indexing approach—considered state-of-the-art in an external-memory scenario—does not scale well in a main memory environment. In fact, our results show that MOVIES outperforms state-of-the-art moving object indexes such as a main-memory adapted B ^x -tree by orders of magnitude w.r.t. update rates and query rates. In our experimental evaluation, we index the complete road network of Germany consisting of 40,000,000 road segments and 38,000,000 nodes. We scale our workload up to 100,000,000 moving objects, 58,000,000 updates per second and 10,000 queries per second, a scenario at a scale unmatched by any previous work.