CN102306194A - Gps数据的存储和查询方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GPS数据的存储和查询方法，属于智能交通领域。所述存储方法包括：以车辆为索引建立GPS二进制存储文件，将接收到的GPS数据实时存储到GPS二进制存储文件中。所述查询方法包括：获取GPS二进制存储文件的索引的访问入口位置，根据访问入口位置遍历所述索引查询所需车辆在特定时间的GPS数据并读取。本发明通过良好定义的GPS数据存储结构，在GPS数据存储时记录存储的索引位置，能够方便的定位索引入口位置和查询读取车辆信息，从而可以快速的根据索引查询出任意时间段内的车辆信息。本发明通过对GPS数据进行二进制存储，在编码的过程中，严格定义每一个GPS二进制存储文件字段的长度，节省了存储空间。

Description

GPS数据的存储和查询方法

技术领域

 本发明涉及智能交通领域，特别是一种GPS数据的存储和查询方法。

背景技术

在智能交通领域，实时动态交通信息服务能够为公众出行、交通运输等提供高效可行的交通诱导和出行规划信息，从而达到节省时间、降低成本和低碳环保等目的。目前，浮动车（Floating Car Data，简称FCD）技术是智能交通系统中获取动态交通信息的最重要的技术手段之一。其基本原理是：基于装备车载全球定位系统（GPS）的车辆，收集在车辆行驶过程中定期记录的位置信息，采用包括地图匹配、行车路线推测和道路交通拥堵信息计算等相关的计算模型和算法进行处理，从而使浮动车数据和城市道路在时间和空间上关联起来，最终得到浮动车所经过道路的车辆行驶速度以及道路的行车旅行时间等交通拥堵信息。

装载GPS的车辆在行驶过程中所记录的车辆位置相关信息，包括车辆的GPS时间、经纬度位置坐标、瞬时速度、行驶方向和运动状态等内容，是浮动车最重要的原始输入数据，在实时上传给浮动车处理系统的同时，还需要被实时存储和记录下来。同时，GPS原始数据也是浮动车系统分析和改进的重要数据依据。根据浮动车的计算原理，地图匹配、行车路线推测等运算都是基于车辆为单位进行的，因此，往往需要从所存储的GPS原始数据中提取出特定车辆在特定时间段内的GPS数据，用以还原和再现计算过程，做系统分析和改进之用。因此，对海量GPS数据的存储、查询是浮动车技术中一个重要的技术研究和实践应用方向。

目前的GPS数据采用文本方式存储，即在数据接收的过程中同时将数据写入到文本文件中，接收的顺序即为GPS数据在文本内存储的顺序。而当需要提取特定车辆的GPS数据时，则需要遍历整个文本文件，从中提取出需要的数据内容。这种通过文本的方式存储GPS数据，其占用的磁盘空间大；而且，在读取特定车辆特定时段的GPS数据时，需要从头到尾遍历文本文件，查询效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种GPS数据的存储和查询方法，用于减小GPS数据存储占用的磁盘空间，并提高查询效率。

本发明提供了一种GPS数据的存储方法，包括：

以车辆为索引建立GPS二进制存储文件，将接收到的GPS数据实时存储到所述GPS二进制存储文件中。

本发明还提供了一种GPS数据的查询方法，包括：

获取GPS二进制存储文件的索引的访问入口位置，根据所述访问入口位置遍历所述索引查询所需车辆在特定时间的GPS数据并读取。

本发明针对GPS数据的文本方式存储占用空间大、查询效率低的问题，提出了一种以GPS数据二进制结构化方式存储和查询的方法，通过良好定义的GPS数据存储结构，在GPS数据存储时记录存储的索引位置，能够方便的定位索引入口位置和查询读取车辆信息，从而可以快速的根据索引查询出任意时间段内的车辆信息。本发明通过对GPS数据进行二进制存储，在编码的过程中，严格定义每一个GPS二进制存储文件字段的长度，可以节省存储空间。

附图说明

图1为本发明实施例提供的GPS数据存储和查询系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的GPS数据的二进制结构化存储结构示意图；

图3为本发明实施例提供的对GPS数据进行存储的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的对GPS数据进行查询的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

本发明实施例针对GPS数据的文本方式存储占用空间大、查询效率低的问题，提出了一种以GPS数据二进制结构化方式存储和查询的方法，通过良好定义的GPS数据存储结构，并根据实际应用中对GPS数据进行查询的需求，对GPS数据的存储入口位置建立索引，以此高效地解决了对GPS数据进行存储和查询的问题。

如图1所示，本发明实施例将从GPS接收系统中接收到的GPS数据通过GPS数据存储接口实时存储到GPS二进制存储文件中，该GPS二进制存储文件以车辆为索引进行结构化存储，通过GPS数据查询接口可以在线性时间内获取到特定车辆在特定时间段内的GPS数据。

本发明实施例提供了如图2所示的GPS数据的二进制结构化存储结构。

在图2中，GPS二进制存储文件保存在内存中，并以天为存储单位，即每天接收到的GPS数据保存在一个GPS二进制存储文件中。

该GPS二进制存储文件分为文件头、数据存储实体和索引三部分（图2中[1]所示）。其中文件头存储该GPS二进制存储文件中GPS数据的统计信息和索引在存储器中的访问入口位置，统计信息包括一天读取的GPS数据记录的条数、读取的车辆数，以及异常的车辆数、重复的记录数、异常记录数等需要统计的信息；数据存储实体存储GPS数据；索引分两级，每一条数据存储实体位置索引存储单一车辆在单位时间内的GPS数据实体的存储位置，每一条车辆索引存储单一车辆在数据存储实体位置索引中的访问入口位置。两级索引都保存在连续的地址空间中，如图2中[3]所示。

当进行查询时，如果想查询某车辆在某时间段内的GPS数据，则首先在索引在存储器中的访问入口位置后遍历车辆索引，查询该车辆对应的数据存储实体位置索引的访问入口位置；然后在该入口位置后遍历该车辆的数据存储实体位置索引数据，获取该时间段内的一个或多个单位时间内数据存储实体的访问位置，从而获取到需要的数据。所谓单位时间的数据存储实体，是指以5分钟为单位，每条数据存储实体记录保存单一车辆的5分钟GPS数据。之所以要以5分钟数据为存储单位，原因是FCD计算是以5分钟为时间间隔的，即缓冲5分钟的GPS数据，计算一次路况信息，所以在存储的时候，就以5分钟作为一个间隔。

由于定义了两级索引，可以根据文件指针移位很快地定位和读取所需要的任意车辆和任意时间段内GPS数据的信息。

在以上GPS数据的二进制结构化存储结构的基础上，本发明实施例提供了对GPS数据进行存储的方法，如图3所示，包括：

步骤301、建立GPS二进制存储文件。在内存中建立GPS二进制存储文件的文件头、索引，并建立单位时间内的GPS数据的缓冲区。由于在存储GPS数据时，是以5分钟的GPS数据作为一个存储单位，所以在接收到一个存储单位的GPS数据前要先保存在缓冲区中。由于GPS二进制存储文件的每个字段占用几个字节是提前定义并严格执行的，这样可以先在内存中开辟保存文件头和索引的区域，将文件头和索引在GPS二进制存储文件中空出来，等统计信息和索引完成之后，再写到相应的位置就可以了。

步骤302、接收GPS数据，先存储到内存的缓冲中。

步骤303、当一个存储周期结束（即单位时间的GPS数据接收完成），按照预设的编码规则对缓冲的GPS数据进行二进制编码，形成一个GPS数据存储实体，写入到GPS二进制存储文件中，并记录文件指针的位置。该文件指针为该GPS数据存储实体保存的位置信息。所述编码规则是指将文本文件转化成二进制文件时，可以根据文本的内容去规定每个字段所用的字节数甚至是比特数，以及做一些更复杂的转换和变形，以充分的利用二进制每个字节的空间。因此，在编码的过程中，严格定义每一个GPS二进制存储文件字段的长度，可以节省存储空间。

每一个数据存储实体之间用“#”分隔符分隔。这是因为在使用二进制文件存储数据时存在一个缺点，即文件损坏后，会造成该文件数据不能有效读出。而在对数据存储实体进行分隔后，即使写文件过程中出错，造成索引信息没有记录到GPS二进制存储文件内，仍旧可以通过良好定义的数据结构和字段长度，通过遍历将数据存储实体读出。例如，在GPS二进制存储文件损坏的情况下，可以通过读取#来分隔GPS数据存储实体内容，从而通过遍历来将GPS数据内容还原出来。

步骤304、将文件指针的位置记入到该GPS数据存储实体的索引中。该索引记录了该GPS数据存储实体的车辆索引和数据存储实体位置索引。由于在步骤301中已开辟了存储索引的内存区域，所以本步骤将在这个索引区域建立一个临时的索引，待5分钟的GPS数据写到二进制文件后，其文件指针位置写到内存临时索引中。等一天的GPS数据都写到二进制文件中了，那么内存临时索引就可以写到当天的GPS二进制存储文件的末尾了，同时将索引在GPS二进制存储文件中的指针写入到文件头中。

步骤305、当一天的GPS数据存储结束，将全部GPS数据存储实体的索引信息写入到GPS二进制存储文件末尾的索引中。根据步骤304中记录的该GPS二进制存储文件中所有数据存储实体的存储位置信息，生成车辆索引和数据存储实体位置索引，写入到文件末尾的索引中，即图2的[3]中；同时将GPS数据的统计信息和索引在GPS二进制存储文件中的指针写入到文件头中。

每一天接收到的GPS数据会以一个GPS二进制存储文件的方式保存，并存储到外部存储器中长期保存。在查询的时候，根据欲查询的GPS数据的时间就知道其存储在哪个GPS二进制存储文件中了。例如，2011年8月15日的GPS数据存储成GPS二进制存储文件是GPS_20110815.data，所有8月15日的GPS数据都可以在这个文件中查到。

在以上GPS数据的二进制结构化存储结构的基础上，本发明实施例还提供了对GPS数据进行查询的方法，如图4所示，以图2中的车辆C为例说明，包括：

步骤401、读取文件头，从文件头中获取到索引的访问入口位置（图2中[1]所示）。

步骤402、遍历车辆索引，找到车辆C在数据存储实体位置索引中的访问入口位置（图2中[3]所示）。

步骤403、遍历车辆C的数据存储实体位置索引，找到车辆C在给定查询时间段内的数据实体的存储位置。由于车辆C在不同时间段内的存储位置索引是连续存储的，从而提高了查询的效率（图2中[4]所示）。

步骤404、在相应存储位置读取C车辆的GPS数据，返回。

本发明实施例对GPS数据存储，并记录存储的索引位置，能够方便的定位索引入口位置和查询读取车辆信息，从而可以快速的根据索引查询出任意时间段内的车辆信息。

本发明实施例还通过二进制存储GPS数据的方法，来降低存储空间。与文本文件相比，文本文件是基于字符编码的文件，常见的编码有ASCII编码，UNICODE编码等等，文本文件基本上是定长编码，基于字符，每个字符在具体编码中是固定的，ASCII码是8个比特的编码UNICODE占16个比特；而二进制文件是基于值编码的文件，其可看成是变长编码的，多少个比特代表一个值，完全由自己决定。因此，相比文本文件，二进制文件更小。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种GPS数据的存储方法，其特征在于，包括：

以车辆为索引建立GPS二进制存储文件，将接收到的GPS数据实时存储到所述GPS二进制存储文件中。

2.根据权利要求1所述的GPS数据的存储方法，其特征在于，所述GPS二进制存储文件包括：

文件头、数据存储实体和索引；其中，

所述文件头保存GPS数据的统计信息和索引的访问入口位置；

所述数据存储实体保存GPS数据；

所述索引分两级，分别为车辆索引和数据存储实体位置索引，每一条数据存储实体位置索引保存单一车辆在单位时间内的GPS数据的存储位置，每一条车辆索引保存单一车辆在数据存储实体位置索引中的访问入口位置。

3.根据权利要求2所述的GPS数据的存储方法，其特征在于，所述两级索引保存在连续的地址空间中，所述数据存储实体之间用“#”分隔符分隔。

4.根据权利要求2或3所述的GPS数据的存储方法，其特征在于，所述以车辆为索引建立GPS二进制存储文件具体包括：

在内存中建立GPS二进制存储文件的文件头和临时索引，并建立单位时间内的GPS数据的缓冲区。

5.根据权利要求4所述的GPS数据的存储方法，其特征在于，所述将接收到的GPS数据实时存储到所述GPS二进制存储文件中具体包括：

接收GPS数据，存储到所述GPS数据的缓冲区中；

当单位时间的GPS数据接收完成，按照预设的编码规则对所述单位时间的GPS数据进行二进制编码，形成一个GPS数据存储实体，写入到所述GPS二进制存储文件中，并记录文件指针的位置；

将所述文件指针的位置记入到所述GPS数据存储实体在所述GPS二进制存储文件的临时索引中。

6.根据权利要求5所述的GPS数据的存储方法，其特征在于，所述方法还包括：

当一天的GPS数据存储结束，根据所述GPS二进制存储文件中全部GPS数据存储实体的临时索引，生成车辆索引和数据存储实体位置索引，写入到所述GPS二进制存储文件末尾的索引中；同时将GPS数据的统计信息和索引在所述GPS二进制存储文件中的访问入口位置写入到所述文件头中。

7.根据权利要求6所述的GPS数据的存储方法，其特征在于，所述方法还包括：

将每一天的GPS二进制存储文件存储到外部存储器中，所述GPS二进制存储文件中包括文件存储的时间。

8.一种基于权利要求1所述存储方法的GPS数据的查询方法，其特征在于，包括：

获取GPS二进制存储文件的索引的访问入口位置，根据所述访问入口位置遍历所述索引查询所需车辆在特定时间的GPS数据并读取。

9.根据权利要求8所述的查询方法，其特征在于，所述获取索引的访问入口位置具体包括：

读取GPS二进制存储文件的文件头，从所述文件头中获取到索引的访问入口位置。

10.根据权利要求8或9所述的查询方法，其特征在于，所述遍历所述索引查询所需车辆在特定时间的GPS数据具体包括：

遍历车辆索引，找到所需车辆在数据存储实体位置索引中的访问入口位置；

遍历数据存储实体位置索引，找到所需车辆在给定查询时间的GPS数据存储实体的存储位置。

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