[发明专利]一种面向路网通信场景的邻近对象索引查询方法

权利要求书

1.一种面向路网通信场景的邻近对象索引查询方法，其特征在于：将路网所在的空间区域划分为若干规则的虚拟网格，并对虚拟网格进行Z形Peano空间填充曲线编码，以道路空间对象为基础，建立缓冲区域，并以缓冲区为参照对虚拟网格进行过滤筛选，过滤后的相邻网格在路网场景中具有连通性，保留连通区域内的Z码值，同时根据保留Z码值所对应的网格中心点建立规则的Voronoi索引结构，借助其明确的邻近关系与距离关系表示来进行邻近对象索引查询；以虚拟网格Z编码对空间划分实现通信对象的快速定位，以Delaunay三角网及Voronoi结构确定邻近关系，查找到邻近Voronoi单元，获取查询对象邻近区域Z码值，并由Z码值与通信对象的对应关系，快速查找到邻近对象，完成邻近对象间的数据通信，并通过通信通道进行数据的传递与转发；

邻近索引包括空间索引和邻近对象索引，其中，所述空间索引的建立方法包括以下步骤：

步骤111：区域范围确定与虚拟网格的建立，假设区域为平面，首先确定区域的范围，根据经纬度的最小值与最大值计算出区域的长度与宽度，然后根据最小网格单元的边长将整个区域进行M行×N列的虚拟网格划分；

步骤112：对虚拟网格进行编码处理，对二维网格采用Z形空间填充曲线的方式编码，根据边界范围及单位网格的边长，使用公式其中，m表示查询点所在网格的行号，n表示列号；查询点坐标为(x,y)，最大经纬坐标为(x2,y2)，最小经纬坐标为(x1,y1)分别计算网格的行号与列号，将两者的数值大小减一之后分别转换成二进制的形式，按照奇数位为行号二进制字符串，偶数位为列号二进制字符串的方式，从低位开始逐位将两串二进制码交叉结合生成一串新的二进制串，即Z形peano空间填充曲线的编码方式，最后将此二进制字符串转换成唯一对应的十进制整数，得到代表虚拟网格的编码值，同时将此编码作为网格内部对象的位置属性，用以代表对象所属网格；

步骤113：根据道路缓冲区判定对象间连通性，在实际路网场景环境下，对道路进行缓冲区处理，将缓冲好的道路图层与网格图层叠加，转换成栅格图层后再导出数据，并以此为根据判断对象与查询点的连通性，以路网缓冲区为参照，对虚拟网格进行筛选，保留路网缓冲区内部网格，并记录其编码值；

步骤114：建立Voronoi索引结构，以保留的路网缓冲区内部虚拟网格的中心点为节点建立区域Delaunay三角网，在此基础之上连接具有相同顶点三角形的外接圆圆心，形成规则的Voronoi结构，每个Voronoi单元中有且仅有一个网格中心点，通过此Voronoi结构快速获取网格单元之间的邻近关系及距离关系；

所述邻近对象索引查询方法包括以下步骤：

步骤121：移动对象信息上报，移动对象根据自身坐标位置计算所在网格的Z码值，在与服务端通信过程中，一并将该Z码值、广播距离及广播信息发送至通信服务器，同时将Z码作为标志存储于信道中；

步骤122：查询邻近Voronoi单元所包含唯一节点的Z码值，服务端接收到后移动对象上报信息后，根据查询点的Z码值，查找到其具有相同Z码值的节点，对应到所属Voronoi单元，并根据规则Voronoi结构查找到直接邻近或者间接邻近且在一定距离范围内的Voronoi单元，即在Delaunay三角网中找出，以查询点所在虚拟网格中心点为顶点的所有的三角形顶点，和一定距离范围内包含这些顶点的三角形的其他顶点，以具有相同Z码值的为中心进行邻近节点递归查询，广播距离随递归深度，以距离精度为单位递减，直至广播距离小于零为止，查找到所有节点，并记录其Z码值；

步骤123：根据Z码值找出对应的所有对象，Z码值为虚拟网格行列号的编码，而虚拟网格以其中心节点来表示，此中心节点还代表了Voronoi单元所包含的唯一节点，不同的对象点根据其所在位置可能具有相同Z码标记，因为它们可能属于同一个虚拟网格单元，借助对象点与Z编码之间的对应关系，根据这些查询结果Z码值标记，找出具有相同Z码值标记的所有对象点，即为同一时刻位于此查询对象一定范围内的所有邻近对象；

所述邻近对象间的数据通信的方法包括以下步骤：

步骤211：在基于路网通信场景的邻近对象通信过程中，每个移动目标实时计算自身位置所属虚拟网格划分区域的Z码值并存储于信道列表中；

步骤212：当进行邻近目标数据通信时，根据预先建立好的路网虚拟网格与Voronoi结构空间索引，实时查询满足邻近要求的Z码值；

步骤213：由服务器根据邻近Z码值进行选择性信息转发，与这些邻近Z码值具有相同值的移动对象接收到数据信息，进而实现移动对象到多个邻近对象的数据通信。