用于針對基于位置的服務生成數據集結構的方法以及用于向移動設備提供基于位置的服 ...的制作方法
【專利說明】用于針對基于位置的服務生成數據集結構的方法以及用于 向移動設備提供基于位置的服務的方法和系統
[0001] 本發明的第一方面涉及一種用于針對基于位置的服務生成數據集結構的方法。本 發明的第二方面涉及一種使用通過根據本發明第一方面的方法生成的數據集結構在地理 區域內向移動設備提供基于位置的服務的方法和系統。
[0002] 在移動性越來越高的世界中，源自移動設備的大量信息都可供應用程序開發人員 利用。然而，對原始數據的訪問幾乎都是不夠的，并且可能顯得過于繁瑣。尤其是在基于位 置的服務（LBS)方面，對原始位置數據的處理可能復雜而龐大，使得這種處理不應由資源 有限的移動設備來執行。通常，應用程序開發人員依賴于對數據提供某種預處理的框架，從 而實現了更高水平的抽象以及更豐富的應用。
[0003] 地理圍欄就是一種這樣的更高水平的抽象。考慮到兩次連續位置更新PL (先前位 置）和CL(當前位置），地理圍欄問題在于，確定在兩個位置之間退出的興趣區域集合以及 進入的興趣區域集合以便生成與這些進入和退出的區域有關的動作。
[0004] 圖1示出了地理圍欄問題的基本概念。在第一位置更新時，移動設備位于區域1 內的先前位置PL處。在于第一位置更新之后執行的第二位置更新時，移動設備位于區域2 內的當前位置CL處。這就意味著，移動設備已從PL移動到CL并且從區域1移動到區域2。 地理圍欄系統將以正被退出的形式觸發區域1并且以正被進入的形式觸發區域2。
[0005] -種用于計算退出和進入的地理圍欄的簡單算法是，首先獲得其中包含先前位置 PL的地理圍欄集合（先前集合）以及其中包含當前位置CL的地理圍欄集合（當前集合）。 退出和進入集合（是指退出和進入的地理圍欄）可以如下方式確定：
[0006] If, = _ it if ；= {jf & ；S fI {jf ^ .? 1
[0007] 3 Λ = T^if - # lit := {jf e it Il I Jr ? ：4i i：f)
[0008] 這就意味著，進入集合包含當前集合的不包含在先前集合中的每個地理圍欄。
[0009] 隨著利用地理標記數據的基于位置的服務激增，以及啟用這些服務的移動設備的 數量與日俱增，需要采用策略來處理所涉及的大量數據。此外，必須生成對大量查詢的響 應。地理標記數據編索引的現有技術采用了某種分區機制來更好地分配數據和平衡負荷。
[0010] Jinbao Wang et al. "Indexing multidimensional data in a cloud system"（SIGMOD 10, 2010)(王金寶等人，"在云系統中對多維數據編索引"，數據管理專業 委員會會議，2010年）中公開了一種方法，這種方法使用基于RT-CAN(CAN中基于R樹的索 弓丨）的方法。將全局索引散布到被組織為基于邏輯CAN(內容可尋址網絡）的疊加網絡的 不同群集服務器。使用多種算法（其中之一為動態算法）來優化系統，從而降低查詢和索 引維護成本。
[0011] 在地理圍欄系統中，當跨不同服務器來對不同區域分區時，算法要求所有服務器 計算當前集合和先前集合，并且然后對這兩個集合進行運算以分別計算進入的和退出的區 域（如先前兩個公式所詳述）。這就意味著，要么由不同服務器將這兩個集合轉發到負責減 去這些集合的第三服務器，要么集合在隨后執行減法的兩個服務器之間自己交換。這就引 起高延遲以及在服務器之間要交換大量消息。
[0012] LBS目前是非常熱門的話題，自然利用了越來越多地"連接的"世界的本質，在這個 世界中存在各種各樣的移動設備。US 7, 848, 765B2公開了涉及LBS的多種方法和系統。然 而，其內容并未提供與降低延遲或減少所交換的消息數量有關的任何幫助。
[0013] 因此，本發明的目的在于，提供一種用于生成數據集結構的方法，該數據集結構可 用于基于位置的服務并且允許在降低交換消息的必要性以及降低延遲的同時執行與興趣 區域有關的分布式計算。此外，應提供一種使用這種數據集結構來向移動設備提供基于位 置的服務的方法和系統。
[0014] 根據本發明，前述目的通過包括權利要求1的特征的方法來實現。根據該權利要 求，此類方法包括以下步驟：
[0015] 將地理區域分割成多個優選為尺寸相等的區塊，其中所述地理區域包括多個興趣 區域，
[0016] 將所述區塊與多個服務器相關聯，其中每個區塊根據一致性哈希函數與所述服務 器中的至少一者相關聯，
[0017] 針對每個區塊生成包括與所述區塊相交的興趣區域的第一數據集，其中所述第一 數據集的所述興趣區域由所述區塊的邊緣修整或者完全包含在所述區塊中，
[0018] 針對每個區塊生成包括溢出部分的第二數據集，其中所述溢出部分中的每一者均 是第一數據集的興趣區域的一部分，由所述區塊的邊緣修整并且位于所述區塊的外部，以 及
[0019] 針對每個區塊將所述第一數據集和所述第二數據集存儲在與所述區塊相關聯的 服務器處。
[0020] 關于用于提供基于位置的服務的方法以及根據本發明，前述目的通過包含權利要 求7的特征的方法來實現。根據該權利要求，此類方法包括以下步驟：
[0021] 接收所述移動客戶端的位置信息，其中所述位置信息包括所述移動客戶端的在兩 次連續位置更新時確定的先前位置和當前位置，
[0022] 確定當前區塊，其中所述當前區塊是所述多個區塊中的一者并且包含所述當前位 置，
[0023] 根據一致性哈希函數確定與所述當前區塊相關聯的當前服務器，其中所述當前服 務器是多個服務器中的一者，
[0024] 在所述當前服務器處訪問所述數據集結構的第一數據集和第二數據集，
[0025] 由所述當前服務器確定興趣區域的當前集合，其中所述當前集合包括所述第一數 據集的其中包含所述當前位置的每個興趣區域，以及
[0026] 使用所述當前集合和所述先前位置來確定位置改變。
[0027] 關于用于提供基于位置的服務的系統以及根據本發明，前述目的通過包含權利要 求14的特征的系統來實現。根據該權利要求，此類系統包括：
[0028] 多個服務器，其中所述服務器中的每一者根據一致性哈希函數與所述多個區塊中 的至少一個區塊相關聯，
[0029] 用于接收所述移動客戶端的位置信息的裝置，其中所述位置信息包括所述移動客 戶端的在兩次連續位置更新時確定的先前位置和當前位置，
[0030] 用于確定當前區塊的裝置，其中所述當前區塊是所述多個區塊中的一者并且包含 所述當前位置，
[0031] 用于使用所述一致性哈希函數來確定與所述當前區塊相關聯的服務器的裝置，以 及
[0032] 用于基于所述第一數據集和所述第二數據集使用所述先前位置和所述當前位置 來計算所述客戶端的位置改變的裝置。
[0033] 根據本發明，首先已經認識到，前述目的可通過以特定方式對與興趣區域有關的 數據進行預處理和分配來實現。根據本發明，在第一步驟中，生成將地理區域分割成多個區 塊的網格。這就為另外的步驟創建了結構化基礎。優選地，網格的單個元素（后文稱為區 塊）是尺寸相等的。網格與興趣區域基本上是獨立的，即，區塊的位置和取向不依賴于地理 區域中包含的興趣區域。在正常操作期間不調節區塊的尺寸、位置和取向。它們是可以事 先調節并且可能考慮了興趣區域的配置參數。然而，這不是必要性約束。在許多情況下，尤 其是如果使用尺寸相等的區塊以及通常具有任意形狀的興趣區域，網格與興趣區域之間的 依賴性甚至難以確立。
[0034] 在下一個步驟中，網格的單個區塊與將用于確定移動客戶端的位置改變的多個服 務器相關聯。使用一致性哈希函數來執行區塊的關聯：每個區塊與所述多個服務器中的至 少一者相關聯。如果未提供副本，一個區塊將與僅一個服務器相關聯。根據所需副本的數 量，一個區塊可與兩個或更多個服務器相關聯。優選地，若干區塊與一個服務器相關聯。然 而，還可能的是，每個服務器與僅一個區塊相關聯。
[0035] -致性哈希函數提供了區塊與服務器之間的唯一鏈路。該鏈路可以相當隨機的方 式將區塊關聯到服務器。然而，該鏈路是唯一的并且在每次訪問時都引起相同的結果。這 就實現了對關聯服務器的直接訪問而無需在服務器之間跳躍以尋找正確的服務器。
[0036] 在第三步驟中，將興趣區域分配到單個服務器，從而生成特定數據集結構。該數據 集結構包括第一數據集和第二數據集。每個第一數據集均包括與區塊相交的興趣區域。每 個第二數據集均包括溢出部分。
[0037] 由于區塊不具有到興趣區域的直接鏈路，并且由于分區步驟不考慮興趣區域，因 此大多數興趣區域將不會落在單個區塊中。因此，許多興趣區域的部分包含在兩個或甚至 更多個區塊中。