面向运动对象的空间选址关键技术研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kim_xt
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
选址问题作为空间决策领域的基石,在诸如城市规划、物流、商业、基于位置服务等应用场景中都发挥着不可替代的作用。选址技术旨在通过选择最优位置建立设施使得收益最大化:一方面降低对象获取服务的代价,另一方面使设施能够服务更多的对象。在高速发展的定位技术和硬件技术推动下,面向运动对象的应用在当今信息时代已随处可见。然而,由于传统选址问题仅针对静态对象,其单点模型无法描述对象的运动特性,导致现有选址技术难以适应日益普遍的运动场景。为弥补选址问题在应对运动对象时存在的缺陷,针对三类重要的选址问题,即最大化影响力选址、最小化距离选址和迁址问题,本文首次提出了面向对象运动性的选址解决方案。通过对运动数据的分析,利用不同概率模型从多个角度描绘运动对象的空间运动特征,重新刻画了设施位置和运动对象间的距离尺度和影响关系。在此基础上,本文设计了针对运动对象选址的完整解决方案,包括新的剪枝算法、空间索引结构、距离边界、优化策略等,以高效处理对象运动性带来的计算开销问题。所提出的模型和方法能够有效提高空间选址决策的合理性,搭建起解决面向运动对象选址问题的桥梁。本研究工作的主要贡献如下:本文首先关注于面向对象运动性的最大影响力选址问题PRIME-LS。区别于传统最大影响力选址,PRIME-LS将运动对象建模为多个点,其中每个运动点都将影响最终选址结果。为描述设施对运动对象的影响行为,提出基于距离的多概率累加影响模型。该影响模型同时还符合现实中对象能被多个设施影响的情况。为度量此概率影响关系,本文设计了一种新的距离尺度minMaxRadius,并基于该尺度创建新的剪枝方法Influence Arcs和Non-influence Boundary。为高效处理PRIME-LS问题,在剪枝技术的基础上结合两个优化策略设计了PINOCCHIO算法。仿真结果显示,相比于传统基于范围影响和基于最近邻影响两种模型,PRIME-LS模型在选址结果的有效性上显著提高了10%到35%。所设计剪枝方法可以有效的剔除超过67%的冗余计算。结合优化策略,PINOCCHIO算法的效率相比基准算法大幅提高了近两个数量级。此外,本文还就PRIME-LS问题给出两个深层的理解:一方面,对象包含运动点数量的区间建议选择24到48个点之间,这一选择在保证对象运动性精度的前提下,也能有效的降低计算开销;另一方面,当期望影响的对象数量给定时,无论怎样选择PRIME-LS问题的参数,最终选择的位置间距离相差很小。为解决面向对象运动性的最小距离选址问题,本文设计了一个完整的解决框架MILE-RUN。首先为筛除对选址决策没有意义的运动点,如GPS错误点、偶发性位置点等,在概率化参考位置(Reference Location)概念基础上采用Kernel方法建模用户的频繁活动区域。对运动不确定性的建模遵循可能世界(Possible World)范式,并用期望值作为度量依据。利用基于参考位置的变换策略,可以将期望值估计的计算复杂度从指数级降为线性。为克服路网的高昂计算,本文设计了两组方法。其中一组基于空间局部性原则,利用R-tree和巧妙设计的局部路网索引,结合一系列新证明的期望边界值,避免大量不必要的计算。另一组方法利用路网扩展机制无需任何索引。对于MILE-RUN的群组位置选择问题,基于贪心算法的扩展方案可以在多项式时间内解决该NP-hard问题并保证[(k-1)k]~k的近似边界。仿真实验表明所提出的框架适用于有向和无向路网,并且相比基准算法效率上显著提高几个数量级,其中在期望边界值的帮助下接近95%的候选能被成功剪枝。与现有基于路网的最佳算法相比,提出的解决方案在绝大多数情况下性能更优。本文最后关注面向对象运动性且基于最小距离的迁址问题,称为MOTION-FR。鉴于该问题仍针对运动对象和最小距离,采用与MILE-RUN类似的框架,包括参考位置和可能世界基础上的运动对象模型。相比选址问题,迁址问题需要考虑额外的废弃设施。为解决这一变化引起的挑战,本文深入研究了废弃设施、候选地址与参考位置间的关系,并以此构建基于索引和无索引的算法。前者用于具备设施和运动数据先验的情况,后者可以应对在线场景。迁址问题的通用化扩展k-MOTIONFR同样为NP-hard问题,利用基于次局部路网索引的贪心算法,可以在多项式时间内求解。本文还从理论和实验两方面证明贪心算法的每一步收益在绝大多数情况下呈单调递减性。仿真结果验证了框架的高效性,以及在运动场景中相比静态迁址模型的性能优势。值得一提的是,MOTION-FR和MILE-RUN的实验都表明,用户日常活动的参考位置确实与最优结果的选择息息相关。
其他文献
跨国公司在华汽车营销模式是在移植母国营销模式的基础上,结合中国汽车营销现状发展起来的。文章从介绍我国汽车营销现状入手,分析了影响跨国公司在华选择汽车营销模式的因素
随着计算机网络与多媒体技术的不断完善,构建一个能指导和启发实验者的网上虚拟实验室成为一项重要的研究课题。论文研究立足于虚拟实验室协同性能的实际需求借鉴AO思想并基
目的研究硬纤维瘤的临床特点,探讨对于不可手术切除的硬纤维瘤患者进行系统性治疗的有效性并分析其预后因素。方法纳入2009年8月~2013年12月间北京大学肿瘤医院骨与软组织肿
学生作业是课堂教学的补充和延续,是学生巩固所学知识的手段,也是当前教学改革的一项重要内容。但是在教学中,大多数教师仍然存在着随意布置练习现象,学生的作业单调枯燥,缺
本文在课题《大班额环境下对学生“有效合作学习”策略研究》带领下,探究学生自主学习能力、合作学习能力、创新能力、实践能力等综合能力的培养策略,进而为本课题的研究奠定
基于沥青-集料间粘结性能角度,以沥青碎石封层技术性能影响因素为研究对象,采用Vialet方法对沥青碎石封层进行锤击试验,研究沥青、集料、集料预拌、水、埋入深度和碾压延迟时
在消费社会背景下,公路喜剧电影成为极具票房号召力的电影类型。究其原因,一来喜剧元素的加盟为公路片找到市场的入口,二来影片对消费社会的现实观照极易引起观者的共鸣。本
政府采购是国际贸易谈判中的重要议题之一。WTO将政府采购自由化作为建立多边自由贸易体系的重要内容,这对国际贸易产生着深远影响。从WTO《政府采购协定》角度看,我国制定的
临汾市曾经是黄土高原上的花果城。随着科学技术的进步,生产力得到了前所未有的发展,临汾市的经济日益增长,人民生活水平有了很大的提高。然而,在经济飞速发展的同时,临汾市
“丽水山耕”作为全国首个全区域、全品类、全产业链的地市级农产品区域公用品牌,自2014年创建以来,取得了显著的经济效益和社会效益,成为助推农业供给侧改革,实现生态文明、