引言:

• 计算技术和无线通讯技术的发展与结合使得一种全新的计算模式——移动计算模式成为了现实。在过去的十年里，这种全新的计算模式得到了迅速发展，并给信息产业带来了一场深刻的变革。移动对象/用户是移动计算环境下的运行主体，因而如何实施对移动对象/用户的有效管理便成为了这一领域的研究热点，即移动对象数据库（Moving Objects Databases，简称MOD）技术。
  
• MOD是指对移动对象（如车辆、飞机、移动用户等）及其位置进行管理的数据库。移动对象管理技术在许多领域同样展现出了广阔的应用前景。在军事上，移动对象数据库可以回答常规数据库所无法回答的查询；在民用领域，利用移动对象数据库技术可以实现智能运输系统、出租车/警员自动派遣系统、智能社会保障系统以及高智能的物流配送系统；此外，移动对象管理技术还在电子商务领域展有着广泛的应用。
  
• 从九十年代后期开始，各国研究机构就纷纷展开了对移动对象数据库的研究，并获得了许多有价值的研究成果。有关移动对象数据库技术的国际会议、学术交流与合作、学术论文、学术刊物等也非常的活跃。
  
• 移动对象数据库技术是一项新兴技术，在国际和国内，该领域的研究均处于起步阶段。开展移动对象数据库的研究，对于填补我国在该领域的空白，促进移动对象数据库的应用具有十分重要的意义。
  
  
  

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研究目标:

• 研究移动对象数据库中的位置表示模型，解决该位置表示模型框架下的数据表示与存贮、移动对象索引、位置更新策略、移动对象查询处理、位置相关的持续查询及环境感知的查询处理等关键技术问题，研究并提出切实可行的解决方案。
  
• 在理论研究的基础上，研究和开发移动对象数据库系统，该系统包括一个移动对象管理子系统、一个静态空间对象管理子系统、一个位置相关数据管理子系统、一个索引生成及管理子系统、以及一个查询处理子系统；同时在此系统的基础上进行广泛的实验，以期对各种模型与算法进行比较分析，并最终寻找到最佳的解决方案。
  
  
  

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系统结构:

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研究内容:

① 位置的表示与建模

为了对移动对象的位置进行行之有效的管理，移动对象数据库系统必须能够准确地获取移动对象的当前位置信息（位置信息的获取），并建立有效的位置管理模型（位置信息的表示）。

② 移动对象索引技术（Moving Object Indexing)

在移动对象数据库中，通常管理着数量非常庞大的移动对象。在查询处理时如果逐个扫描所有的移动对象显然将会极大地影响系统的性能。为了减小搜索空间，就必须对移动对象进行索引。
移动对象的索引方法通常借鉴于空间数据索引技术，不同之处在于移动对象的索引中有一维必然是时间维。在空间数据索引方面人们已经提出了许多方法，如R树及其变形树（R+树、R*树等）、Quad树、X树、LSD树、Grid File等。这些方法对移动对象的索引具有很好的借鉴意义，但是它们并不能直接应用于移动对象索引。这是因为上述方法主要适用于静态的空间对象，因此更多地是考虑查询效率，而未将索引的更新代价作为考虑的重点。在移动对象数据库中，移动对象频繁的位置更新会引起索引结构频繁的动态变化，因此需要更多地考虑索引的更新性能。


移动对象的索引技术是一个充满挑战性的研究领域。到目前位置，这方面的研究还比较初步，大量的研究尚有待进一步的深入。移动对象的索引技术将是我们的一项重要研究内容，我们将比较三种主流移动对象索引方法：R树及其变形树、QUAD树及其变形树、以及GRID FILE及其变形算法的优劣，并提出自己的移动对象索引算法。

③ 移动对象及静态空间对象的查询处理

移动对象数据库中的查询目标分为两种：一种是移动对象（如汽车、移动用户等），一种是静态空间对象（如旅馆、医院等），对这两类数据的查询各自需要相应的索引结构的支持。移动对象数据库中的查询具有位置相关的特性，即查询结果依赖于移动对象当前位置，同一个查询请求，其提交的时间、地点不同，返回的结果也将不同。例如，“请查找离我最近的医院”，该查询的结果是随着用户的移动而不断变化的。

尽管人们已经对移动对象的查询语言及查询处理进行了较为大量的研究，但由于查询处理极大地依赖于移动对象的位置模型及索引结构，因此我们需要专门针对FTMOD模型研究相应的查询处理方法，并解决几种典型查询，如区域查询（查询某个时间段处于某个地理区域的移动对象）、KNN查询（查询离某一点最近的K个移动对象）、以及连接查询（查询满足条件的移动对象组合）等的处理方法。

④ 位置相关的持续查询及环境感知的查询处理

在移动对象数据库中，另一类重要的查询是位置相关的持续查询（Location-Dependent Continuous Query，简称LDCQ）。位置相关的持续查询是指在某个时间区域之内持续有效的查询，在该时间区域内，由于移动对象位置的改变，查询的结果也在不断地变化，系统需要随时将查询结果的变化信息传递给查询用户，使得用户能够不断地实时监控最新的查询结果。例如，在高速公路上行进的救护车可以提交一个持续查询：“请在未来二十分钟之内随时告诉我离我最近的医院”，这个查询将在未来二十分钟的行程中不断地动态返回离救护车最近的医院。
我们将研究位置相关数据的表示及处理，位置相关数据的索引，对位置相关数据的持续查询，以及环境感知的查询处理。

⑤ 模拟测试平台

移动对象数据库技术是一项新兴的技术，许多算法和模型都需要通过实验的方法来检验其优劣。为了达到这一目标，建立一个合理的模拟测试平台是必须的。
从2001年年初开始，我们的研究小组就展开了对移动对象数据库系统的研究，并且设计和开发了一个初步的移动对象数据库原型系统。该原型系统包括一个移动对象管理子系统、一个移动对象索引子系统、一个位置更新子系统、一个地图生成及管理子系统、以及一个查询处理子系统。这一原型系统为科学地研究各种移动对象模型与算法奠定了基础。

在后续的研究中，我们将在现有原型系统的基础上进一步扩充和完善其功能，使其成为实用的移动数据库中间件系统。并结合交通导航系统进行有针对性的实验。

 

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发表论文

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系统演示

 

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