信息物理融合系統(tǒng)資源索引與查詢技術(shù)研究.pdf

1、隨著嵌入式計(jì)算、傳感器監(jiān)控、無線通信技術(shù)以及大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)處理等技術(shù)的發(fā)展，通過感控能力、通信能力、計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)了信息過程與物理過程的深度結(jié)合，從而產(chǎn)生集計(jì)算、通信和控制為一體的信息物理融合系統(tǒng)（CPS）。CPS具有廣泛的應(yīng)用背景，可用于智能交通、智慧城市、國防軍事、環(huán)境監(jiān)控、健康醫(yī)療等領(lǐng)域，自CPS概念提出以來，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界就對(duì)相關(guān)的挑戰(zhàn)和應(yīng)用進(jìn)行了深入而廣泛的探討。本文主要研究CPS資源管理中數(shù)據(jù)的索引和相關(guān)查詢問題。
　　

2、資源的多維性、動(dòng)態(tài)性和時(shí)空特性是信息物理融合系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，而從物理域映射到信息域，這就使得與資源對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和組織的過程中必須具有多維特性、可擴(kuò)展性和較強(qiáng)的時(shí)空特性。在CPS資源管理中，如何能夠合理有效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、組織和管理，以便在用戶查詢時(shí)能夠快速、高效地提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)是 CPS研究領(lǐng)域的一個(gè)重要問題。R-tree及其演化索引結(jié)構(gòu)具有較好的擴(kuò)展性、強(qiáng)時(shí)空性以及處理高維數(shù)據(jù)的能力，在對(duì)資源數(shù)據(jù)進(jìn)行組織管理方面具有優(yōu)勢(shì)。

3、>　　論文在分析了國內(nèi)外CPS資源管理、索引結(jié)構(gòu)以及查詢算法的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分別對(duì)CPS中靜態(tài)資源和動(dòng)態(tài)資源的索引和查詢進(jìn)行了研究。首先針對(duì)靜態(tài)資源，在 IR-tree的基礎(chǔ)上加入資源的能力指標(biāo)（Ability），提出了基于位置、文本匹配和能力的新型索引結(jié)構(gòu) AIR-tree。采用了道路網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行距離的計(jì)算，提出了top-k查詢算法，最后與道路網(wǎng)絡(luò)遍歷查詢進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證明了在此索引基礎(chǔ)上，資源的查詢更加高效。然后針對(duì)動(dòng)態(tài)資源中的

4、移動(dòng)對(duì)象軌跡問題，在 STR-tree的基礎(chǔ)上，考慮軌跡的位置信息和文本描述信息，將倒排文檔（Inverted File）和STR樹結(jié)合起來構(gòu)建新的索引結(jié)構(gòu)STIR-tree，在此基礎(chǔ)上提出了軌跡k近鄰查詢算法（T-kNN）。主要解決了移動(dòng)軌跡的建模、索引的構(gòu)建、查詢算法中的過濾策略以及軌跡距離計(jì)算等難點(diǎn)問題，最后通過仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以看出STIR-tree索引結(jié)構(gòu)的合理性，以及T-kNN查詢算法是處理移動(dòng)軌跡k近鄰查詢問題的一種有效算法