KR20040092082A - 무선 인터넷 상에서 연속적으로 이동하는 이동체를 관리하기 위한 시공간 색인 방법 및 이를 위한 시스템 - Google Patents

무선 인터넷 상에서 연속적으로 이동하는 이동체를 관리하기 위한 시공간 색인 방법 및 이를 위한 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 인터넷, GPS 및 벡터 지도를 이용하여 연속적으로 이동하는 이동체의 현재 위치와 이동 경로(이동체의 궤적)을 관리하기 위한 색인 방법 및 이를 위한 저장 및 검색 시스템에 관한 것이다. 본 발명에서 이동체는 시간이 지남에 따라 연속적으로 객체의 공간 정보(위치 정보)가 변경되는 특징으로 하는 시공간 데이터로서, 예로서 사람, 차량, 비행기 등이 있다. 다시 말하면, 본 발명은 무선 인터넷, GPS, 이동체 단말기 등을 이용하여 보고된 이동체의 위치 정보를 수집, 관리하며, 사용자의 요청에 의해 이동체의 현재 위치 및 이동 궤적을 검색하여 전달하는 것을 특징으로 하는이동체 서버와, 이동체의 현재 위치와 이동 경로를 관리하기 위한 별도의 2개의 색인을 사용하였을 때의 문제를 해결하기 위하여 단일 구조의 색인 구조를 가지는 것을 특징으로 하는색인 구조 및 저장 구조와, 강제합병 기법, 선분 절단 기법, 이동체 수와 보고 회수를 이용한 축 선정 기법 및 시간 축 비균등 분할 기법을 적용하여 빠른 검색을 제공하는 것을 특징으로 하는색인 생성 및 관리 기법을 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 인터넷 상에서 연속적으로 이동하는 이동체를 관리하기 위한 시공간 색인 방법 및 이를 위한 시스템{System and method for spatio-temporal indexing continuously moving objects on the wireless network}
본 발명은 무선 인터넷 상에서 GPS가 장착된 PDA나 휴대폰을 이용하여 이동하는 이동체의 위치를 서버에 전송하여 이동체의 이동 경로(이동체의 궤적)를 관리하기 위한 색인 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것으로서, 특히 이동체 데이터베이스에 이동체의 이동 정보를 실시간으로 저장하고, 사용자 및 관리자의 요청에 의해 빠르게 검색하게 하기 위해 강제합병 기법, 선분 절단 기법, 이동체 수와 보고 회수를 이용한 축 선정 기법 및 시간 축 비균등 분할 기법을 적용하여 최적의 이동체 궤적 검색을 할 수 있도록 하는 이동체 색인 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.
최근, 무선통신이 가능한 휴대용 단말기(이동전화, PDA 등을 말한다.)와 모바일 GIS의 발달로 이를 응용한 서비스에 관한 관심이 증가하고 있다. 이동체는 시간에 따라 공간 객체의 위치가 연속적으로 변경되는 시공간 데이터로서, 사람, 차량, 비행기 등이 있다. 특히, 이동체의 궤적 정보는 기존의 공간 데이터와 달리 시간이 증가할수록 데이터의 크기가 증가하고, 실시간 처리의 필요성이 있다.
이러한 이동체 색인을 위해 R-tree기반의 색인 구조와 관련된 활발한 연구가 이루어져 왔다. 하지만 특정한 시간 간격 동안 지정된 지역의 이동체의 궤적을 검색하는 영역 질의를 개선을 하는 방법은 없었다. 영역 질의의 예는 다음과 같다. "오전 10시에서 11시 사이에 시청을 지나간 차량을 검색하라". 기존의 공간 색인인 R-tree는 공간 활용도가 낮고, R*-tree는 삽입 성능이 나쁘기 때문에 새로운 방식의 이동체 색인이 필요하다.
특히, 이동체는 시간이 지남에 따라 현재의 위치를 보고함으로서 시간축이 성장하는 특징을 가지고 있기 때문에, 기존의 공간 객체와 달리 이동체는 시공간 객체의 특징을 가지고 있다. 하지만 기존의 시공간 색인은 이동체들의 보고 시간이 비주기적이고, 보고 회수가 기존의 시공간 데이터에 비해 빈번하기 때문에 이동체 궤적을 관리하기에 비효율적인 구조를 가지고 있다는 문제점이 있다.
이동체에 관한 기존 연구에서 이동체의 현재 위치 색인과 과거 궤적 색인은 서로 다른 구조의 색인 방법으로 연구되고 개발되었다. 하지만 현재 위치와 과거 궤적 정보를 별도의 색인으로 관리하는 경우에, 이동체의 새로운 위치 정보를 저장하기 위해서는 현재 위치 색인에서 기존의 위치 정보를 삭제하고, 이를 이용하여 과거 궤적 색인에 새로운 선분으로 삽입하며, 다시 현재 위치 색인에 새로운 위치 정보를 삽입해야 하는 구조적인 문제점이 있다. 또한, 현재 위치 정보와 과거 궤적 정보를 별도의 색인으로 관리하는 경우에 특정 시간 구간에서 2개의 색인을 검색해야 하는 문제점을 가진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 현재 위치 정보와 과거 궤적 정보를 단일 구조에 검색 가능한 저장 구조의 색인 개발이 필요하다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 무선 인터넷 상에서 보고 되는 이동체의 이동 경로를 최적화된 알고리즘을 사용하여 단일 구조의 색인에 관리 함으로서 이동체의 위치 정보 삽입 비용을 감소시키고, 이동체 궤적의 검색을 향상 시키며, 대량의 이동체 위치정보를 저장하기 위하여 이동체 궤적 색인의 크기를 작게 하기 위한 색인 방법 및 이를 위한 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고 본 발명은 이동체의 과거 궤적 정보 중에서 가장 최근에 저장된 선분의 끝점이 현재 위치 정보를 표현할 수 있다는 특징을 이용하여, 현재 위치 정보를 가지는 선분을 "UC(Until Changed) 선분"으로 정의하고 이를 포함하는 색인의 노드의 MBB(Minimum Bounding Box)를 "UC MBB"로 정의하여 현재 위치 정보 검색을 가능케 한다. 이와 같이 과거 궤적 정보를 이용하여 현재 정보를 표현 함으로서 1개의 갱신과 1개의 삽입 연산으로 기존의 1개의 삭제과 2개의 삽입 연산에 비해 삽입 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
그리고 본 발명은 이동체의 위치 정보가 시간 축으로 증가하는 특징을 이용하여 시간 축으로 비균등 분할을 수행하여 색인의 공간 활용도를 높여 색인의 크기를 줄이고, 이동체 간의 이동 경로가 중복(overlap)이 심하여 색인의 검색 성능이 저하되는 문제를 해결하기 위하여 색인 노드 간의 중복이 심한 경우를 "심한 중복"으로 규정하여 강제 합병을 수행하여 노드 간의 중복을 줄여 색인의 성능을 향상 시키는 것을 목적으로 한다.
마지막으로, 본 발명은 이동체의 불규칙적인 보고 간격과 속도로 인해 발생하는 긴 선분을 절단 기법을 적용하여 2개의 선분으로 나누어 저장한다. 긴 선분은 노드 간의 중복을 심화시키는 문제점이 있다. 이는 긴 선분을 하나의 노드에 저장함으로서 이웃 노드와 "심한 중복"이 발생시키는 특징 때문이다. "긴 선분의 절단 기법"은 긴 선분으로 인해 발생하는 중복을 제거함으로서 검색 성능을 향상 시키는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명에 따른 이동체 서버를 이용하여 검색된 이동체 궤적을 디지털 벡터 지도 상에 출력한 예시이다.
도2는 본 발명에 따른 이동체의 과거 궤적 정보와 이동체의 현재 위치 정보를 저장 관리하고, 사용자의 검색 질의를 처리하는 이동체 서버 시스템의 구성도이다.
도3는 본 발명에 따른 이동체의 과거 궤적 정보와 이동체의 현재 위치 정보를 저장 관리하기 위한 이동체 서버 시스템의 색인 구조도이다.
도4는 본 발명에 따른 이동체의 과거 궤적 정보와 이동체의 현재 위치 정보를 저장하는 색인 노드의 내부도이다.
도5는 본 발명에 따른 이동체의 과거 궤적 정보와 이동체의 현재 위치 정보를 저장 관리하기 위한 이동체 서버 시스템의 색인의 노드 자료 구조도이다.
도6은 본 발명에서 이동체의 이동 경로인 선분을 삽입하는 과정에서 삽입 노드에 오버플로우가 발생한 경우에 해당 노드를 분할하기 위한 분할 축 선정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도7은 본 발명에서 선분의 삽입으로 증가하는 노드간의 중복을 최소화하는 강제 합병 기법의 흐름도이다.
도8은 본 발명에서 색인의 공간 활용도를 높이기 위한 시간 축 비균등 분할 기법의 예시도이다.
도9는 본 발명에 의한 단말 노드에서 오버플로우가 발생하여 해당 노드를 분할할 때 분할된 2개의 노드가 "심한 중복"이 발생하여 "긴 선분"을 절단하는 과정을 나타낸 예시도이다.
도10은 본 발명에 의한 시간축 비균등 분할에서 분할된 2개의 노드가 "긴 선분"에 의해 "심한 중복"이 발생하는 경우와 이를 절단 방법으로 해결하는 과정을 보이는 예시도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
11,12 : PDA(모바일 클라이언트)2 : 서버 시스템
21 : 이동체 서버 211 : 통신 모듈
212: 질의 처리모듈 22 : 이동체 궤적 색인
23 : 이동체 식별자 위치 정보 색인 24 : 이동체 식별자 속성 색인
25 : 저장장치 251 : 이동체 궤적 정보 DB
252: 이동체 현재 위치 정보 DB 253 : 이동체 속성 DB
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 인터넷 상에서 PDA나 휴대폰에서 전송된 이동체의 이동 정보를 저장 위한 방법은, 서버 시스템의 통신 모듈을 통하여 전송된 이동체의 현재 위치와 가장 최근에 보고된 위치를 이용하여 공간 차원과 시간 차원에서의 두 점을 연결한 선분으로 이동체 궤적 데이터베이스에 입력하려고 할 때 최소 중복 확장 기법의 적용으로 삽입될 단말 노드를 결정하는 단계와, 상기 단말 노드가 삽입 공간이 있을 때, 선분이 삽입된 상태에서 "심한 중복"을 검사하는 단계와, 상기 단말 노드에 삽입 공간이 없을 때, 상기 단말 노드를 분할하는 단계를 포함하는 특징이 있다.
본 발명에 의한 새로운 선분을 삽입하기 위해 이동체가 보고한 (식별자, 현재 위치 정보)에서 이동체 식별자를 이용하여 "이동체 식별자 위치 정보 색인"에서 이동체의 가장 최근에 보고한 위치 정보를 검색하여 단계와, 상기 검사 단계 후 이동체 궤적 정보 DB에 저장된 이동체의 현재 위치를 갱신하고, 이동체의 궤적 정보를 선분으로 이동체 궤적 정보 DB에 저장하는 단계를 포함하는 특징이 있다.
본 발명에 의한 새로운 선분을 삽입으로 확장되는 노드의 최소 경계 박스(Minimum Bounding Box)를 기반으로 "심한 중복"을 단계와, 상기 검사 단계 후 "심한 중복"이 발생하는 경우에 해당되는 2개의 노드는 강제 합병을 수행한다. 강제 합병으로 인해 선분의 개수가 노드의 최대 용량을 초과하는 경우에 다시 재분할을 수행하는 단계를 포함하는 특징이 있다.
본 발명에 의한 새로운 선분을 삽입하기 위한 공간이 없어 분할을 수행하는 방법에 있어서, 이동체 색인에서 공간적인 거리와 시간의 단위를 직접적으로 비교할 수 없으므로, 예를 들면 1km와 1시간 중 어느 것이 크다고 할 수 없다. 따라서 이동체의 수와 보고 회수를 기반으로 하는 분할 축 선정을 수행하는 방법이 바람직하다. 또한 시간 축 분할 시 더 이상 삽입이 진행되지 않는 과거 노드에 선분을 가중 저장함으로서 과거 노드의 공간 활용도를 높여 전체적인 색인의 크기를 최소화하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 검색 성능을 저하시키는 노드간의 중복을 유발하는 긴 선분을 절단하는 방법에 있어서, 긴 선분은 절대적인 값에 의해 결정되는 것이 아니다. 분할되는 2개의 노드가 최적의 분할 알고리즘을 적용하더라도 "심한 중복"을 가진 2개의 노드로 분할되는 경우가 발생할 수 있다. 이는 노드에 긴 선분이 존재하기 때문이며, 긴 선분을 2개의 선분으로 절단하여 서로 다른 노드에 저장함으로서 해결하는 것이 바람직하다.
이하에서 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명에 의한 이동체 서버 시스템(2)을 이용하여 검색된 이동체 궤적을 디지털 벡터 지도 상에 출력한 예시도로서, 유무선 인터넷을 통하여 웹 브라우저나 전용 브라우저 형태로 제공하는 서비스 제공자를 통하여 전자 지도를 저장하고 있는 지리정보 서버와 이동체의 궤적을 저장하고 있는 이동체 서버 시스템(2)에 각각 질의를 하여 검색 결과를 좌표계 변환을 통하여 하나의 화면에 겹쳐서 출력하는 것을 특징으로 한다.
도1을 참조하면, 도로상을 주행하는 차량의 이동 경로로서 차량에 탑재된 GPS를 이용하여 이동체의 시공간 좌표를 수신하여 무선인터넷(5)을 통하여 이동체 서버에 주기적 혹은 비주기적으로 보고한다. 보고된 좌표는 이동체의 현재 좌표와 가장 최근의 좌표를 이용하여 선분으로 저장된다. 저장된 이동체의 궤적은 질의 영역과 시간 간격으로 검색하는 것을 특징으로 한다.
도2는 본 발명에 따른 이동체의 위치 변경 정보를 저장 관리하고, 사용자의 검색 질의를 처리하는 이동체 서버 시스템(2)의 구성도로서, 이동체의 궤적 정보를 저장하고 검색하기 위하여 이동체 궤적 데이터베이스(251), 이동체 현재 위치 정보 데이터베이스(252)와 이동체 속성 데이터베이스(253)를 저장한다. 이동체의 속성 데이터베이스(253)는 이동체 식별자, 이동체명, 기타 이동체의 비시공간 정보를 저장한다. 이동체 식별자 색인은 B-tree, 해슁과 같은 기존의 색인 방법을 사용한다. 이동체의 현재 위치 데이터베이스(252)는 이동체 식별자, 이동체의 현재 위치, 이동체의 현재 위치가 저장된 이동체 궤적 정보 데이터베이스(251)의 페이지 정보를 저장한다. 이동체 현재 위치 정보 색인(22)은 B-tree, 해슁과 같은 기존의 색인 방법을 사용한다. 이동체의 궤적 데이터베이스(251)는 이동체의 이동 경로를 저장한다. 현재 시간에서 특정 영역내의 이동체들을 검색하는 현재 영역 질의는 이동체 궤적 색인(22)을 이용하여야 하는 특징이 있다. 이는 이동체 식별자 위치 정보 색인이 식별자를 이용하여 하나의 이동체의 위치 정보를 검색하기 위해 사용되는 것과 구분되는 특징이 있다. 이동체 궤적 색인(22)은 시공간 색인으로 노드간의 중복을 최소화하는 본 발명에서 제안하는 색인 방법을 사용하는 것을 특징으로 한다.
도2를 참조하면, 이동체의 위치는 GPS가 포함하는 PDA나 휴대폰에서 무선인터넷을 통하여 이동체 서버(21)의 통신 모듈(211)을 통하여 전송되며, PDA(11)나 휴대폰(12)의 브라우저를 통하여 도1과 같은 전자 지도와 이동체의 궤적 검색이 가능하다.
위의 모바일 클라이언트들은 무선통신이 가능하고 휴대가 가능한 단말기로서 PDA(11) 및 휴대폰(12)이 가지는 통상적인 중앙 처리장치, 메모리, 저장장치, 입력장치, 디스플레이장치, 통신장치 등의 기본적인 구성 요소들을 구비한다.
도3는 본 발명에 따른 이동체의 과거 궤적 정보와 이동체의 현재 위치 정보를 저장 관리하기 위한 이동체 서버 시스템의 색인 구조도이다. 이동체의 위치 정보를 검색하는 질의는 특정 이동체의 식별자를 이용하는 질의와 특정 영역 내의 이동체를 검색하는 질의로 구분될 수 있으며, 이동체 식별자 위치 정보 색인은 특정 이동체의 식별자를 이용한 질의를 처리하는데 이용된다. 반면 특정 영역 내의 이동체를 검색하는 질의를 처리하기 위해서는 이동체 궤적 정보 색인이 이용된다.
도3에서 이동체의 새로운 위치 정보를 저장하기 위해서는 도3(a)의 이동체 식별자 위치 정보 색인을 이용하여 이동체의 최근 위치 정보가 저장된 페이지 번호를 검색하여 도3(b)의 이동체 궤적 정보 색인에서 해당 페이지 내의 이동체의 최근 위치 정보의 상태를 "과거"로 수정한다. 또한 보고된 이동체의 현재 위치와 도3(a)에 저장된 현재 위치를 이용하여 새로운 이동체의 이동 궤적을 생성하여 이동체 궤적 정보 색인에 저장한다. 이러한 과정은 기존의 방법에 비해 삽입 성능이 향상되는 것을 특징으로 한다.
이동체 궤적 정보 색인의 단말 노드는 이동체 이동 경로인 선분을 저장하고, 비단말 노드는 이들을 포함하는 MBB(Minimum Bounding Box)정보를 저장한다. 도3(b)에서와 같이 태그 now는 단말 노드에서 현재 위치 정보를 포함하는 선분을 표시하며, 비단말 노드에서 UC MBB를 표시한다. UC MBB는 시간이 지날수록 확장되는 time-growing MBB이다.
도4는 본 발명에 따른 이동체의 과거 궤적 정보와 이동체의 현재 위치 정보를 저장 관리하기 위한 색인의 노드 내부도이다. 이동체의 현재 위치를 가장 최근에 보고된 위치로 가정하고 이를 UC(Until Changed) 점으로 표현된다. 도4(b)는 도3(b)에서의 노드 P7의 내부도로서 단말 노드의 내부도이다. 단말 노드는 선분을 저장하고 있으며 현재 위치인 UC 점을 포함하는 선분과 포함하지 않는 선분으로 구분된다. UC 점을 포함하는 단말 노드는 UC MBB이다. 도4(a)는 도3(b)에서의 노드 P1의 내부도로서 비단말 노드의 내부도 이다. 비단말 노드는 자식 노드의 MBB들을 포함하고 있으며 자식 노드가 UC MBB이면 자신도 UC MBB이다. UC MBB는 시간이 지남에 따라 확장되는 time-growing MBB로서 현재를 포함하는 영역 질의를 처리할 수 있다.
도5는 본 발명에 따른 이동체의 과거 궤적 정보와 이동체의 현재 위치 정보를 저장 관리하기 위한 이동체 서버 시스템의 색인의 노드 자료 구조도이다. 대표적인 공간 색인 R-tree에서 MBB(Minimum Bounding Box)는 3차원의 2개의 점을 가진다. 이 2점은 각 차원의 가장 작은 값을 가지는 점과 가장 끝 값을 가지는 점으로 3차원의 박스를 표현할 수 있다. 이동체의 이동 궤적은 3차원의 선분으로 표현되며 3차원의 2개의 점으로 구성된다. 이 2점은 시작점과 끝점으로 구성된다. 이동 궤적을 표현하는 선분에서 끝점의 시간값은 시작점의 시간값 보다 항상 크기 때문에, {1,2,3,4}의 값을 가지는 Orient와 MBB를 이용하여 3차원의 선분을 표현할 수 있다. 이와같은 특징을 이용하여 도5(a)의 단말 노드는 이동체의 이동 궤적 정보를 표현하기 위해 Orient와 MBB를 저장하며 도5(b)의 비단말 노드는 단말 노드의 MBB만을 저장한다. 도5(a)의 단말 노드에서 tagnow는 이동체의 현재 위치인 UC 점을 포함하는 선분들을 표시한다. 도5(b)의 비단말 노드에서 tagnow는 자식 노드 중에서 UC MBB인 노드를 표시한다. tagnow는 bit stream으로 구현된다.
도5를 참조하여 사용자가 이동체의 현재 위치를 검색하기 위해서는 UC 선분의 끝점만을 참조하여 검색한다. 이는 이동체의 현재 위치를 2차원의 R-tree로 관리하는 기존의 연구에 비해 검색 성능이 저하될 수 있는 요인이 될 수 있으나, 현재에서 가까운 과거를 검색하는 경우에 2중 구조에서 2개의 색인을 모두 검색하는 문제점을 해결할 수 있고, 삽입 성능을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
도6은 본 발명에서 이동체의 이동 경로인 선분을 삽입하는 과정에서 삽입 노드에 오버플로우가 발생한 경우에 해당 노드를 분할하기 위한 "분할 축 선정 방법"을 나타낸 흐름도이다. 색인은 단말 노드와 비단말 노드로 구성되어 있으며, 단말 노드는 선분의 집합이고, 비단말 노드는 단말 노드나 비단말 노드의 MBB의 집합이다. 새로운 선분을 삽입하기 위해 색인에서 시공간적으로 가장 근접한 단말 노드를 검색하여 해당 단말 노드에 삽입하게 된다. 만약 선택된 단말 노드에 삽입 공간이 없는 경우에 새로운 선분을 삽입하기 위해 해당 노드는 2개의 노드로 나누어진다. 이와 같은 경우를 노드의 오버플로우라 하며, 분할은 분할 축을 선정하여 축을 기준으로 2개의 노드로 분할된다.
도6에서 이동체의 공간 축의 단위와 시간 축의 단위는 직접적으로 비교할 수 없다. 예를 들면, 1km와 1시간 중 어느 것이 크다고 할 수가 없다. 이와 같은 문제점으로 인하여 본 발명에서는 이동체의 수와 이동체의 보고 회수를 기반으로 하는 "분할 축 선정 방법"을 사용하는 것을 특징으로 한다.
도6에서 노드내에서 이동체의 보고 회수가 이동체의 수 보다 큰 경우에는 시간축으로 분할하며, 노드내의 이동체의 수를 N이라 하고 노드의 최대 저장 용량(최대 저장 선분의 수)을 C라 할 때, N >= 2*√C 이거나 N >= √2*√C 이면 공간 축으로 분할한다. 공간 축 분할 기준을 만족하지 못하는 기타의 조건에서 시간 축 분할을 수행한다.
도7은 본 발명에서 선분의 삽입으로 증가하는 노드간의 중복을 최소화하는 "강제 합병 기법"의 흐름도로서, 새로운 선분의 삽입으로 증가하는 노드간의 중복을 검사하여 "심한 중복"이 발생하면 2개의 노드를 1개의 노드로 합병한다. 만약 합병된 노드가 오버플로우가 발생하면 다시 재분할을 수행한다. "합병 후 재분할" 방법은 "심한 중복"을 제거하는 분할 방법으로서 색인의 검색 성능을 향상시킨다.
도7에서 "심한 중복"을 검사하기 위하여 "노드간의 중복 비율"을 이용한다. 인접한 2개의 노드를 Ei, Ej라 하고 각 노드의 최소경계박스(Minimum Bounding Box)를 Ei.MBB, Ej.MBB라 할 때, "노드간의 중복 비율"이란 area(Ei.MBB∩Ej.MBB)/ min(area(Ei.MBB),area(Ej.MBB))이다. 노드간의 중복 비율이 HRO(High Rate of Overlap)이상이면 "심한 중복"이라 한다. HRO 값은 실험을 통하여 40%일 때가 가장 검색 성능이 우수하다.
마지막으로, 오버플로우 발생한 노드를 분할 하였을 때, 분할된 2개의 노드는 "심한 중복"이 발생할 수 있다. 이는 노드 내에 "긴 선분"이 존재하기 때문이다. 이러한 중복은 재분할을 수행하여도 "심한 중복"이 발생한다. 이를 해결하기 위해서는 "긴 선분"을 2개의 선분으로 절단하여야 한다. 이와 관련된 내용은 도9와 도10에서 설명한다.
도8은 본 발명에서 색인의 공간 활용도를 높이기 위한 "시간 축 비균등 분할 기법"의 예시도로서, 색인에서 높은 공간 활용도는 색인의 크기를 작게 하고 색인의 검색 성능을 향상시킨다. 이동체의 이동 경로인 이동체 궤적은 현재 위치와 가장 최근의 위치를 이용하여 선분으로 색인에 저장된다. 이때 이동체의 현재 위치는 저장된 다른 어떤 선분 보다 시간적으로 크거나 같다는 특징이 있다. 이는 시간 축 분할 시에 분할되는 2개의 노드를 시간으로 분석하면 과거의 노드와 현재의 노드로 분할되는 특징이 있다. 이와 같은 시간 순서의 특징에서 과거의 노드는 더 이상 삽입이 진행되지 않는 고정 크기의 노드로서, 본 발명에서는 시간 축 분할 시에 과거 노드에 보다 많은 선분을 할당함으로서 색인의 공간 활용도를 높이는 시간 축 비균등 분할 방법을 사용한다.
도8에서 UC(Until Current)는 이동체의 현재 위치를 포함하는 선분으로서 새로운 선분은 항상 UC 점을 포함한다. 시간 축 분할에서 UC 점을 포함하는 선분과 UC 점을 포함하지 않는 선분으로 분할함으로서 비균등 분할을 수행한다. 이때 UC 점을 포함하는 노드를 UC 노드(UC노드의 최소 경계 박스는 UC MBB)라 하며, UC 점을 포함하지 않는 노드를 고정 노드(고정 노드의 최소 경계 박스는 Fixed MBB)라 한다. 만약 고정 노드내의 선분의 개수가 노드의 용량(C)의 1/2 보다 작으면 공간 분할을 수행한다. 이는 시간 축 분할이 낮은 공간 활용도를 가진 고정 노드를 생성하는 것을 방지하기 위함이다.
도9는 본 발명에 의한 단말 노드에서 오버플로우가 발생하여 해당 노드를 분할할 때 분할된 2개의 노드가 "심한 중복"이 발생하여 "긴 선분"을 절단하는 과정을 나타낸 예시도이다. 도7(a)에서 새로운 선분의 삽입으로 노드 MBB1은 오버플로우가 발생하였다. 이 때 분할 축 선정에서 공간 축이 선정되어 도9(b)에서와 같이 분할 후 생성되는 2개의 노드는 "심한 중복"이 발생한다. 이는 노드내에 "긴 선분(big line segment)"가 존재하기 때문이다.
"심한 중복"을 제거하기 위하여 선분을 정렬하여 도9(c)와 같이 중복이 없는 2개의 노드에 할당한다. line1, line2, line3은 중복을 유발하는 선분으로서 "긴 선분의 후보"라 한다. "긴 선분의 후보"인 선분은 삽입후 노드의 확장이 노드에 삽입되며 또한 해당 노드에 삽입 후 확장되는 크기가 작은 순서로 삽입된다. 이와 같은 방법에 따르면 삽입 순서는 line3, line2, line1이다. 이때 line3을 삽입하면 2개의 노드는 "심한 중복"이 발생하며 이는 선분의 절단으로 제거할 수 있다. 도9(e)와 같이 공간축의 분할에서 긴 선분은 분할된 2개의 노드의 MBB와 "긴 선분" 간의 교차점의 중점을 기준으로 절단된다.
도10은 본 발명에 의한 시간축 비균등 분할에서 분할된 2개의 노드가 "긴 선분"에 의해 "심한 중복"이 발생하는 경우와 이를 절단 방법으로 해결하는 과정을 보이는 예시도이다. 도10(a)와 같이 새로운 선분의 삽입으로 노드의 오버플로우가 발생하여 시간 축으로 분할하게 되었을 때, "긴 선분"으로 인하여 "심한 중복"이 발생하였다. 시간 축 분할에서 "심한 중복"은 다른 이동체에 비해 보고 간격이 긴 경우에 발생하게 된다.
이를 해결하기 위해서는 도10(b)와 같이 "긴 선분"을 절단하여 2개의 노드에 저장한다. 시간 축에서의 "긴 선분" 절단은 고정 노드(Fixed MBB)의 최대 시간 값을 기준으로 절단한다. 이는 절단된 2개의 선분의 삽입으로 추가적인 노드의 확장이 없게 하기 위함이다.
본 발명에 의하면, 무선 인터넷 상에서 GPS가 장착된 PDA나 휴대폰을 이용하여 이동하는 이동체의 이동 경로와 현재 위치를 저장할 때, 이동체 위치 정보의 삽입 성능을 향상시키고, 노드 간의 중복을 최소화하여 검색 비용을 줄일 수 있다는 특징을 갖는다.
본 발명은 기존의 현재 위치와 과거 궤적을 별도의 색인 구조에 저장함으로 발생하는 고비용의 삽입 비용 문제와 2중 검색의 문제점을 해결하기 위하여, 단일 구조의 색인에 이동체의 현재 위치와 과거 궤적을 저장함으로서 삽입 비용을 줄이고 단일 검색을 수행하는 특징을 갖는다.
또한, 본 발명은 이동체의 보고 주기와 이동 속도의 차이에 의해 발생하는 "긴 선분"을 절단하여 저장함으로서, "긴 선분"으로 발생하는 노드 간의 중복을 제거하고 노드의 사장 공간(dead space)를 줄임으로서 검색 성능을 향상시키는 특징을 갖는다.
더 나아가서, 본 발명은 이동체의 궤적 정보가 가지는 시간적인 특징을 고려하여 기존의 공간 색인에서 발생하는 공간 활용도 저하 문제를 해결하였다. 노드의 시간 축 분할시 과거 노드의 공간 활용도를 높여 색인의 크기를 감소시키고, 검색 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (7)

  1. 이동체로부터 전송된 현재 위치 정보를 이용하여 이동체 식별자 위치 정보 색인을 이용하여 이동체 현재 위치 정보 DB의 가장 최근에 저장된 위치 정보를 검색하여 이동경로를 생성하고, 이동체 현재 위치 정보 DB의 현재 위치를 보고된 위치 정보로 변경하는 단계;
    상기 이동체의 궤적을 이동체 궤적 정보 DB에 삽입 단계에서 노드의 중복 최소화 기법 중 강제합병 기법의 적용으로 새로운 이동체 궤적의 삽입 확장되는 단말 노드와 이웃하는 노드의 중복 비율을 검사해서 "심한 중복" 관계를 결정하는 단계;
    상기 이동체 궤적 삽입 단계에서 삽입으로 인하여 단말 노드가 오버플로우가 발생하지 않고, "심한 중복"이 발생하지 않는 경우에 해당 단말 노드에 삽입하는 단계; 및 상기 이동체 궤적 삽입 단계에서 삽입으로 인하여 "심한 중복"이 발생하여 강제합병하는 단계;
    상기 이동체 궤적 삽입 단계에서 오버플로우가 발생하여 노드를 분할할 때 이동체의 수와 이동체의 보고 회수를 이용하여 분할 축을 선정하는 단계; 및
    상기 노드 분할 단계에서 시간 축 분할 시 시간 축 비균등 분할을 수행하는 단계;
    상기 노드 분할 단계에서 분할된 2개의 노드가 "심한 중복"이 발생하여 중복을 제거하기 위하여 "긴 선분"을 결정하고 "긴 선분"을 절단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 인터넷, GPS 및 벡터 지도를 이용한 이동체의 현재 위치와 이동 경로(이동체의 궤적)을 관리하기 위한 색인 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동체 식별자 위치 정보 DB는 이동체의 가장 최근에 저장된 위치 정보를 저장함으로서, 이동체로부터 보고된 현재 위치 정보를 이용하여 새로운 이동체의 궤적 정보를 선분으로 생성하고, 새롭게 보고된 이동체의 현재 위치 정보는 이동체 현재 위치 정보 DB에 저장하는 것을 특징한다. 이동체 궤적 정보 색인에서 현재 위치 정보를 UC 점으로 저장하고, 이를 포함하는 노드를 UC MBB로 표현함으로서 현재를 포함하는 영역 질의의 수행을 가능케 하는 특징으로 하는 상기 무선 인터넷, GPS 및 벡터 지도를 이용한 이동체의 현재 위치와 이동 경로(이동체의 궤적)을 관리하기 위한 색인 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동체 궤적 색인에서 새로운 이동체 궤적의 삽입으로 노드에 오버플로우가 발생하는 경우에 시간 단위와 공간 단위의 차이로 인하여 발생하는 기존의 분할 축 선정방법의 문제점을 해결하기 위하여, 노드내의 이동체의 수와 보고 회수를 이용하여 분할 축을 선정하는 것을 특징으로 하는 상기 무선 인터넷, GPS 및 벡터 지도를 이용한 이동체의 현재 위치와 이동 경로(이동체의 궤적)을 관리하기 위한 색인 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중복 최소화 기법 중 이동체의 궤적의 삽입으로 확장되는 단말 노드의 중복을 검사하여 이웃 노드와 "심한 중복"이 발생하는 경우에 해당 노드들을 강제 합병하여 노드간의 중복을 최소화하여 검색 성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 상기 무선 인터넷, GPS 및 벡터 지도를 이용한 이동체의 현재 위치와 이동 경로(이동체의 궤적)을 관리하기 위한 색인 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동체 색인에서 오버플로우가 발생한 노드를 분할할 때 분할된 노드들이 "심한 중복"이 발생하여 중복을 제거하기 위하여 "긴 선분"을 결정하고 "긴 선분"을 절단할 때, 공간 축 분할 시에 "긴 선분"과 노드간의 교차점의 중점을 기준으로 절단하고, 시간 축 분할 시에 과거 노드의 최대 시간 값을 기준으로 절단하는 것을 특징으로 하는 상기 무선 인터넷, GPS 및 벡터 지도를 이용한 이동체의 현재 위치와 이동 경로(이동체의 궤적)을 관리하기 위한 색인 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동체 색인에서 시간 축 분할 시 "UC(Until Change) 점"을 포함하는 선분과 포함하지 않는 선분으로 비균등 분할함으로서 과거 노드의 공간 활용도를 높여 색인 전체의 공간 활용도를 높이고 색인의 크기를 최소화하는 것을 특징으로 하는 상기 무선 인터넷, GPS 및 벡터 지도를 이용한 이동체의 현재 위치와 이동 경로(이동체의 궤적)을 관리하기 위한 색인 방법.
  7. 유무선 인터넷을 통한 클라이언트의 요청에 따라 이동체 서버 시스템의 DB에 저장되어 있는 이동체의 현재 위치와 이동체의 궤적을 검색하여 클라이언트에게 실시간으로 제공하도록 된 유무선 인터넷 시스템에 있어서,
    상기 서버 시스템은,
    이동체의 현재 위치 정보, 이동체 궤적 정보와 속성정보를 포함한 저장 장치;
    상기 이동체의 현재 위치 정보를 저장하는 이동체 식별자 위치 정보 색인, 이동체 궤적 정보를 관리하는 이동체 궤적 색인 및 이동체 속성 DB를 관리하는 이동체 식별자 색인;
    클라이언트들의 검색 질의시, 이동체의 현재 위치 DB, 이동체 궤적 정보 DB와 이동체 속성 DB를 검색하여 결과를 제공하고, 이동체의 궤적 삽입 요청을 처리하는 질의 처리 모듈; 및
    상기 서버 시스템에서 이동체의 위치 정보를 수집하고, 클라이언트의 질의 요청을 수집하여 결과를 전송하는 통신 모듈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 인터넷, GPS 및 벡터 지도를 이용한 이동체의 현재 위치와 이동 경로(이동체의 궤적)을 관리하기 위한 시스템.
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