KR100817026B1 - 공간 슬라이딩 윈도우를 이용한 공간 데이터 스트림 처리시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공간 슬라이딩 윈도우를 이용한 공간 데이터 스트림 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 각 영역기반 연속질의의 관심 영역에 대한 공간 슬라이딩 윈도우 및 색인의 생성/재구성을 통해 실시간 공간 데이터 스트림을 색인에 참조하여 해당되는 연속 질의만을 수행하게 함으로써 연속 질의에 대한 질의 처리 최적화와 응답시간 최소화를 가능하게 하고, 환경 모니터링 및 방재 등의 다양한 공간정보 관련 실시간 응용시스템을 지원할 수 있다.

공간 데이터 스트림, 공간 슬라이딩 윈도우, 위성영상

Description

공간 슬라이딩 윈도우를 이용한 공간 데이터 스트림 처리 시스템 및 방법 {SPATIAL DATA STREAM MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD USING SPATIAL SLIDING WINDOW}

도 1은 공간 슬라이딩 윈도우를 이용한 공간 데이터 스트림 처리 시스템의 전체 구성도.

도 2는 연속 공간질의 영역과 공간데이터 스트림과의 관계.

도 3은 공간 슬라이딩 윈도의 예.

<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>

111 : 질의부 112 : 분석부

113 : 질의계획부 121 : 공간슬라이딩 윈도우 관리자

123 : 버퍼 관리자 122 : 연속공간질의 색인 관리자

124 : 디스크 125 : 스케줄러

126 : 카탈로그 127 : 부하 분산기

128 : 연산자

본 발명은 공간 슬라이딩 윈도우를 이용한 공간 데이터 스트림(spatial data stream) 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 위성 및 항공기의 영상 센서, LiDAR, 레이다, GPS(global positioning system) 등과 같은 다양한 공간 데이터 취득용 장치를 통해 실시간으로 입력되는 대량의 공간 데이터 스트림 객체를 저장 및 처리할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 데이터 스트림(data stream)을 대상으로 이를 저장하고 관리하는 기술이 있다. 기존의 기술은 다수의 스트림 객체(object)로부터 지속적으로 빈번하게 변경되는 대량의 스트림 데이터를 저장하고 저장된 데이터 스트림을 관리하는 기술이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 기술은 데이터 스트림 객체가 일반적인 속성 데이터를 대상으로 하기 때문에 시간에 대한 슬라이딩 윈도우를 정의하고 이를 효율적으로 처리하는데 초점을 맞추고 있다. 따라서 위성 영상 및 군집 포인트 등 스트림 객체 자체가 공간정보 스트림에 대한 처리를 고려하지 않았기 때문에 이러한 공간정보 스트림에 대한 질의 처리를 효율적으로 지원할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 위성 및 항공기의 영상 센서, LiDAR, 레이다, GPS 등과 같은 다양한 공간 데이터 취득용 장치를 통해 실시간으로 입력되는 대량의 공 간 데이터 스트림 객체를 저장 및 처리할 수 있는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공간 슬라이딩 윈도우를 이용한 공간 데이터 스트림 처리 시스템으로서, 사용자가 요구하는 연속 공간 질의를 분석하여 질의 계획을 수립하는 계획 서브 시스템과, 상기 연속질의의 관심 영역에 대한 공간 슬라이딩 윈도우 및 색인을 재구성하고, 상기 색인을 참조하여 실시간 공간 데이터 스트림을 상기 계획 서브 시스템에서 수립된 질의 계획에 따라 연속질의를 실행하는 실행 서브 시스템을 포함하되,

상기 계획 서브 시스템은, 사용자의 질의를 수신하여 버퍼링을 하는 질의부와, 상기 질의부에 버퍼링된 질의를 파싱하여 여러 개의 엔터티를 분리하는 분석부와, 상기 분석부에서 분리된 엔터티를 가지고 질의 트리를 구성하는 질의계획부를 포함하며, 상기 실행 서브 시스템은, 공간 데이터 스트림을 실시간으로 입력받아 일정 시간 간격과 공간의 영역으로 정의된 공간 슬라이딩 윈도우들을 관리하는 공간 슬라이딩 윈도우 관리자와, 사용자의 연속 공간 질의에 대한 색인을 구성하는 연속 공간질의 색인 관리자와, 데이터를 저장하는 디스크와 메모리간 데이터 교환을 위한 버퍼관리자와, 여러 개의 질의 중에서 우선 순위에 의해서 처리를 조정하는 스케쥴러와, 상기 데이터와 질의에 대한 메타 정보를 관리하는 카탈로그와, 사용자의 질의 부하를 조절하는 부하 분산기와, 질의 트리에서 실질적으로 질의를 구성하는 연산자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 공간 슬라이딩 윈도우를 이용한 공간 데이터 스트림 처리 방 법으로서, (a)사용자가 용구하는 연속 공간 질의를 분석하여 질의 계획을 수립하는 단계와, (b)상기 연속질의의 관심 영역에 대한 공간 슬라이딩 윈도우 및 색인을 재구성하는 단계와, (c)상기 재구성된 색인을 참조하여 실시간 공간 데이터 스트림을 상기 수립된 질의 계획에 따라 연속질의를 실행하는 단계와, (d)상기 연속질의의 실행을 통해 상기 공간 데이터 스트림을 처리하여 다양한 공간정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공간 슬라이딩 윈도우를 이용한 공간 데이터 스트림 처리 시스템 전체 구성도를 도시한 것이다.

위 도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공간 데이터 스트림 처리 시스템은 크게 계획 서브시스템(110)과, 실행 서브시스템(120)으로 구성되는데 계획 서브시스템(110)은 사용자가 요구하는 연속 공간 질의를 분석하여 질의 계획을 수립하고 실행 서브 시스템(120)은 수립된 계획대로 질의를 실행하는 역할을 수행한다. 즉, 실행 서브 시스템(120)은 연속질의의 관심 영역에 대한 공간 슬라이딩 윈 도우 및 색인을 재구성하고, 색인을 참조하여 실시간 공간 데이터 스트림을 상기 계획 서브 시스템에서 수립된 질의 계획에 따라 연속질의를 실행한다.

계획 서브시스템(110)은 사용자의 질의를 받아서 버퍼링을 하는 질의부(111)와, 질의를 파싱(parsing)하여 여러 개의 엔터티(entity)를 분리하는 분석부(parser)(112), 분리된 엔터티를 가지고 질의 트리(question tree)를 구성하는 질의 계획부(113)로 구성된다.

실행 서브시스템(120)은 실시간으로 입력되는 위성영상 스트림 등 공간 데이터 스트림을 입력 받아서 일정 시간 간격(t₁ -t₂)과 공간의 영역(r₁-r₂)으로 정의된 공간 슬라이딩 윈도우들을 관리하는 공간 슬라이딩 윈도우 관리자(121), 사용자의 연속 공간 질의에 대한 색인을 구성하는 연속 공간질의 색인 관리자(122), 디스크와 메모리 사이의 데이터 교환을 위한 버퍼관리자(123), 데이터를 저장하기 위한 디스크(124), 여러 개의 질의 중에서 우선 순위에 의해서 처리를 조정하는 스케쥴러(125), 데이터와 질의에 대한 메타 정보를 관리하는 카탈로그(126), 사용자의 질의 부하를 조절하는 부하 분산기(127), 질의 트리에서 실질적으로 질의를 구성하는 연산자(128)로 구성된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공간 슬라이딩 윈도우를 이용한 공간 데이터 스트림 처리 시스템에서 연속 공간 질의와 공간 데이터 스트림과의 관계를 나타낸 도면이다.

위 도 2를 참조하면, 공간 데이터 스트림은 기상 위성으로부터 실시간으로 구름의 분포가 포함된 영상 이미지 스트림이 수신되는 경우이고, 사용자가 요구하는 연속 공간 질의의 예로서는 특정 영역의 구름의 평균 분포량을 10분 간격으로 구하는 경우이다.

이러한 질의는 위 도 2에서 도시된 바와 같이 질의영역1(220), 질의영역2(230), 질의영역3(240) 및 질의영역4(250)는 연속 공간 질의의 영역이고, 공간 데이터 스트림(210)은 영상 이미지 스트림이 차지하는 영역이다. 두 영역은 서로 겹치는 부분이 있는 경우와 그렇지 않은 경우로 분리 될 수 있는데 입력 공간 데이터 스트림에 대해서 질의를 수행해야 할 필요가 있는 질의만을 빠르게 검색할 수 있도록 사용자 공간 질의 영역을 색인으로 구성한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공간 슬라이딩 윈도우의 예를 도시한 것이다. 위 도 3을 참조하면, 일반적인 스트림 관리 시스템에서 사용되는 슬라이딩 윈도우는 시간 축에 대해서 윈도우를 구성하게 되는데 비해, 본 발명에서는 위 도 3에서 보여지는 바와 같이, 공간 축, 즉 x, y 에 대한 슬라이딩 윈도우를 구성되는 것을 알 수 있다. 이를 통해 이미지 단위의 윈도우, 이미지를 구성하는 프레임 단위의 윈도우, 또는 픽셀 단위의 윈도우를 정의하고 생성하도록 지원한다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 환경/생태계 모니터링, 산불/홍수 관리 등을 목적으로 하는 대규모 실시간 응용시스템을 지원하기 위해 위성 및 항공기의 영상 센서, LiDAR, 레이다, GPS 등과 같은 다양한 공간 데이터 취득용 장치를 통해, 실시간으로 입력되는 대량의 공간 데이터 스트림을 공간 슬라이딩 윈도우를 통해 특정 영역의 구름의 분포량 또는 화재의 발화 정도 등과 같이 공간 기반의 연속질 의를 빠르게 처리함으로써 실시간 시스템의 응답시간을 최소화할 수 있도록 한다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서 실시 예에는 구체적인 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공간 슬라이딩 윈도우를 이용한 공간 데이터 스트림 처리 시스템에 있어서, 실시간으로 취득되는 공간 정보 스트림을 효율적으로 처리하기 위한 공간 슬라이딩 윈도우를 통해서 고비용의 공간 연속질의를 빠르게 처리함으로써, 환경/생태계 모니터링, 산불/홍수 관리 등의 분야에 활용되는 실시간 모니터링 시스템의 전체 응답 시간을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 공간 슬라이딩 윈도우를 이용한 공간 데이터 스트림 처리 시스템으로서,

   사용자가 요구하는 연속 공간 질의를 분석하여 질의 계획을 수립하는 계획 서브 시스템과,

   상기 연속질의의 관심 영역에 대한 공간 슬라이딩 윈도우 및 색인을 재구성하고, 상기 색인을 참조하여 실시간 공간 데이터 스트림을 상기 계획 서브 시스템에서 수립된 질의 계획에 따라 연속질의를 실행하는 실행 서브 시스템

   을 포함하는 공간 데이터 스트림 처리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 계획 서브 시스템은,

   사용자의 질의를 수신하여 버퍼링을 하는 질의부와,

   상기 질의부에 버퍼링된 질의를 파싱하여 여러 개의 엔터티를 분리하는 분석부와,

   상기 분석부에서 분리된 엔터티를 가지고 질의 트리를 구성하는 질의계획부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 데이터 스트림 처리 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 실행 서브 시스템은,

   공간 데이터 스트림을 실시간으로 입력받아 일정 시간 간격과 공간의 영역으로 정의된 공간 슬라이딩 윈도우들을 관리하는 공간 슬라이딩 윈도우 관리자와,

   사용자의 연속 공간 질의에 대한 색인을 구성하는 연속 공간질의 색인 관리자와,

   데이터를 저장하는 디스크와 메모리간 데이터 교환을 위한 버퍼관리자와,

   여러 개의 질의 중에서 우선 순위에 의해서 처리를 조정하는 스케쥴러와,

   상기 데이터와 질의에 대한 메타 정보를 관리하는 카탈로그와,

   사용자의 질의 부하를 조절하는 부하 분산기와,

   질의 트리에서 실질적으로 질의를 구성하는 연산자

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 데이터 스트림 처리 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 공간 데이터 스트림은, 위성으로부터 실시간으로 수신되는 위성영상 스트림인 것을 특징으로 하는 공간 데이터 스트림 처리 시스템.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 공간 슬라이딩 윈도우는, 시간 외에 공간 축 대상으로 구성되는 윈도우로, 다양한 공간영역 연속질의의 처리를 수행하는 공간인 것을 특징으로 하는 공간 데이터 스트림 처리 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 다양한 공간영역 연속질의 처리는, 사용자의 관심 영역에 대한 색인 구성 후, 질의의 대상이 되는 공간 데이터 스트림을 빠르게 필터링하는 것에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 공간 데이터 스트림 처리 시스템.
7. 공간 슬라이딩 윈도우를 이용한 공간 데이터 스트림 처리 방법으로서,

   (a)사용자가 요구하는 연속 공간 질의를 분석하여 질의 계획을 수립하는 단계와,

   (b)상기 연속질의의 관심 영역에 대한 공간 슬라이딩 윈도우 및 색인을 재구성하는 단계와,

   (c)상기 재구성된 색인을 참조하여 실시간 공간 데이터 스트림을 상기 수립된 질의 계획에 따라 연속질의를 실행하는 단계와,

   (d)상기 연속질의의 실행을 통해 상기 공간 데이터 스트림을 처리하여 다양한 공간정보를 획득하는 단계

   를 포함하는 공간 데이터 스트림 처리 방법.

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