基于多线程的不确定移动对象连续k近邻查询

针对不确定数据下的大规模连续k近邻查询请求,基于不确定移动对象连续k近邻查询的Rate方法,提出高效的基于多核多线程的并行查询处理框架.根据查询对象的运动速度与相对位置确定查询请求间是否采用查询复用,确定查询复用时的距离边界.提出密度网格扩展的多线程数据分发方法,解决了负载均衡问题,将空间位置相邻的查询请求划分到同一线程,提高查询复用率.通过多线程间的内存共享机制,对计算过的移动对象的预测区域实现计算复用.在大规模交通数据集上验证了所提算法的有效性与查询性能,相比传统的Rate方法,所提并行算法的加速比可达37.     

面向实时海量数据流的数据聚类

针对海量实时数据流,提出了一种基于密度和网格划分相结合的聚类算法.首先对数据空间进行划分,判断每个单元格中数据点的属性.如果单元格内数据点密度高于阈值,则判定这些点为核心点;否则,根据单元格邻居内数据点的数量对数据点进行再次判断,以确定单元格内的数据点是边界点还是噪声点.算法克服了基于密度的算法运行效率低的缺点,又弥补了基于网格的算法精度较低的不足.通过实验验证了算法的效率和性能,并与经典的DBSCAN和CLIQUE算法进行了对比分析.最后分析了算法在面向海量实时数据流方面所具有的优势,并提出了进一步的研究方向.     

基于密度的Top-n局部异常点快速检测算法

局部异常检测（Local outlier factor,LOF）能够有效解决数据倾斜分布下的异常检测问题,在很多应用领域具有较好的异常检测效果.本文面向大数据异常检测,提出了一种快速的Top-n局部异常点检测算法MTLOF（Multi-granularity upper bound pruning based top-n LOF detection）,融合索引结构和多层LOF上界设计了多粒度的剪枝策略,以快速发现Top-n局部异常点.首先,提出了四个更接近真实LOF值的上界,以避免直接计算LOF值,并对它们的计算复杂度进行了理论分析;其次,结合索引结构和UB₁、UB₂上界,提出了两层的Cell剪枝策略,不仅采用全局Cell剪枝策略,还引入了基于Cell内部数据对象分布的局部剪枝策略,有效解决了高密度区域的剪枝问题;再次,利用所提的UB₃和UB₄上界,提出了两个更加合理有效的数据对象剪枝策略,UB₃和UB₄上界更加接近于真实LOF值,有利于剪枝更多数据对象,而基于计算复用的上界计算方法,大大降低了计算成本;最后,优化了初始Top-n局部异常点的选择方法,利用区域划分和建立的索引结构,在数据稀疏区域选择初始局部异常点,有利于将LOF值较大的数据对象选为初始局部异常点,有效提升初始剪枝临界值,使得初始阶段剪枝掉更多的数据对象,进一步提高检测效率.在六个真实数据集上的综合实验评估验证MTLOF算法的高效性和可扩展性,相比最新的TOLF（Top-n LOF）算法,时间效率提升可高达3.5倍.     

基于低能耗WSN的石油场站监控系统设计

为实现石油场站中长输管道状态的智能化监控,提出一个融合无线传感器网络(WSN)、GPRS和Internet的监控系统。基于WIA-PA无线工业标准,进行WSN的硬件集成,设计优化分簇拓扑管理机制,采用扩展超帧的时隙分配策略实现低能耗的上行协议,利用带时间戳的泛洪机制实现高实时性的下行协议。将监控系统运行于石油场站现场,并在OMNet++平台上对分簇WSN进行仿真,结果显示该系统的传输可靠性高于98%,网络中各簇节点的能量消耗均衡,自主运行时间可达1年。     

测距误差分级的室内TOA定位算法

在室内TOA(time of arrival)定位中,严重的多径和非视距现象造成测距误差较大.如何降低测距误差对定位精度的影响是室内精确定位系统的重要挑战.首先介绍了基于RSSI的室内TOA测距误差分级模型(RSSI based indoor TOA ranging error model,RITEM),该模型根据测距过程的RSSI值大小,将测距误差划分为4个等级,且各个等级的误差区间和对应的RSSI值区间可以通过现场测试获得.将RITEM应用到定位算法中,提出一种基于误差分级的室内TOA定位算法(ranging error classification based indoor TOA localization algorithm,REC).算法根据TOA测距过程中的RSSI值和RITEM实时估计测距误差级别和误差范围,利用极大似然法求得定位区域中标签最大概率位置作为定位结果.仿真和实际测试结果显示,在实际室内环境中,REC定位算法具有较高的定位精度,且平均定位误差、定位误差均方差和90％定位误差、最大定位误差等性能明显好于Ls、CN-TOAG、Nano算法.     

一种实时有效的蜂群模式挖掘算法

针对实时相关运动模式挖掘应用的需求,提出了一种实时地发现关闭蜂群模式的簇重组算法(CLUR).该算法维护一个候选蜂群模式列表,在每个时间戳采用基于密度的聚类算法对移动目标进行聚类,根据聚类结果组合所有的最大移动目标集,记录相应的时间集,然后构建候选蜂群模式,并更新到候选列表.算法给出了三种更新规则和一种插入规则,用于实现候选蜂群模式列表的更新,同时降低了候选列表的冗余度,提高了算法的效率.在每个时间戳结束时可通过关闭检测规则实时地发现当前时刻的关闭蜂群模式.在合成数据上的综合实验验证了CLUR算法的正确性、实时性和高效性,CLUR算法适用于实时相关运动模式挖掘系统.      

面向不确定移动对象的连续K近邻查询算法*

近年来,位置服务等领域急需解决的一个难点问题是不确定移动对象连续K近邻查询.基于此情况,文中提出高效的面向不确定移动对象的连续K近邻查询算法.首先提出2种预测移动对象可能区域算法MaxMin与Rate,利用最近一段时间窗口内的位置采样、速度和方向预测移动对象在查询时刻到未来I区间可能的位置区域.同时使用最小距离与最大距离区间描述移动对象到查询对象的距离.然后采用优化的基于模糊可能度判定的排序方法查找查询对象的K近邻.最后在真实和合成的大规模移动对象数据集上验证文中方法的有效性.     

面向位置大数据的快速密度聚类算法

本文面向位置大数据聚类,提出了一种简单但高效的快速密度聚类算法CBSCAN,以快速发现位置大数据中任意形状的聚类簇模式和噪声.首先,定义了Cell网格概念,并提出了基于Cell的距离分析理论,利用该距离分析,无需距离计算,可快速确定高密度区域的核心点和密度相连关系;其次,给出了网格簇定义,将基于位置点的密度簇映射成基于网格的密度簇,利用排他网格与相邻网格的密度关系,可快速确定网格簇的包含网格;第三,利用基于Cell的距离分析理论和网格簇概念,实现了一个快速密度聚类算法,将DBSCAN基于数据点的密度扩展聚类转换成基于Cell的密度扩展聚类,大大减少高密度区域的距离计算,利用位置数据的内在特性提高了聚类效率;最后,在基准测试数据上验证了所提算法的聚类效果,在位置大数据上的实验结果统计显示,相比DBSCAN、PR-Tree索引和Grid索引优化的DBSCAN,CBSCAN分别平均提升了525倍、30倍和11倍效率.     

基于城市交通大数据的车辆类别挖掘及应用分析

实时城市交通监控已成为现代城市管理的一个重要组成部分，视频监控采集的交通大数据在城市管理和交通控制方面得到了越来越多的应用；然而，全城范围内庞大的监控交通大数据还鲜少用于城市交通及城市计算研究。在一个省会城市全城范围内的监控交通大数据上展开了车辆类别挖掘及应用分析研究。首先，定义了周期性私家车、类出租车和公共通勤车三种对城市交通具有重要影响的车辆类别，将车辆类别定义与频繁序列模式挖掘算法相结合提出了相应的挖掘方法。在济南市一周1704个视频监测点，1.2亿次车辆记录数据上，验证了所提定义及挖掘方法的有效性；其次，以4个居民小区为例挖掘分析了居民出行的交通方式及与周围兴趣点（POI）分布关系，此外，还探索了城市交通大数据与POI相结合在城市规划、需求预测和偏好推荐方面的应用潜能。     

渠村灌区续建配套与节水改造工程质量问题及对策

渠村灌区是国家级大型灌区,为濮阳市农业经济发展发挥了重要的支撑作用,渠村灌区续建配套与节水改造工程建设已实施多年,是一项解决灌区渠道渗漏、卡脖子及补源区地下水补源的有效措施,是一项民心工程,但在实际工程建设中,常因各种原因忽视了质量管理。文章以渠村灌区续建配套与节水改造工程建设施工为例,分析了建设过程中存在的质量问题及产生问题的原因,提出相应对策措施,供灌区续建配套与节水改造后续施工参考。