[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

说明书

本发明公开了一种面向路网通信场景的邻近对象索引查询方法，在路网场景环境下，建立具有空间特征的动态通信对象邻近索引查询(分为空间索引建立过程和邻近对象索引查询过程两个阶段)以及邻近对象间的数据通信。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，解决了具体路网场景下动态对象的邻近空间索引查询以及邻近对象间进行消息传递的问题，实现了基于位置服务的动态目标与其周边一定范围内的邻近对象之间的数据通信。

技术领域

本发明涉及一种面向路网通信场景的邻近对象索引查询方法，属于地理信息空间索引及物联网通信技术领域。

背景技术

近几年,物联网技术发展迅猛，在现代社会中扮演了重要的角色，为人们的生活提供了各种各样便利的服务。物联网通信技术通过利用局部网络或互联网把传感器、控制器等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联的信息化、智能化网络。而邻近对象之间的通信是物联网应用领域的一个重要方面，邻近对象通信应用更为常见，尤其是以道路为载体的物联网应用，如车联网、应急救援、紧急疏散等。为了实现邻近对象间的通信，部分物联网应用借助硬件，以自组网的方式实现邻近对象通信，而这种方式受制于硬件的限制，且其应用范围有限。

在基于位置服务(LBS)应用中，进行空间邻近对象查询时,往往会借助R树或B树型索引结构，查找时需要自顶向下对树型结构进行遍历，相对更适用于从全局到局部的查询，而对于基于位置的动态目标邻近查询来说，该方法的查询效率并不高，很难满足实时通信的需要。受到自组网以及基于位置服务的空间索引的启发，可基于道路网场景，通过应用程序建立一种新的索引结构协助查询邻近，使每个对象都可以平等地对邻近对象收发信息，进行区域内邻近对象间的通信。

发明内容

发明目的：针对以道路为载体的物联网应用中缺少一种高效、普适的邻近移动对象通信方法的问题，提出一种基于位置的、面向路网通信场景的邻近对象索引查询方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种面向路网通信场景的邻近对象索引查询方法，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。

优选的：所述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；