寻找近距离移动目标的2-四叉树方法
【专利摘要】本发明公开了一种寻找近距离移动目标的2-四叉树方法，主要解决了现有技术中存在的在地图大量物体变动下，匹配距离相近的物体的方法不是最优解，且可能存在遗漏的问题。该寻找近距离移动目标的2-四叉树方法，包括以下步骤：将使用四叉树方法构建的地图区域节点整体移动得出另一套与之平行的地图区域节点；在两套地图区域节点中，分别查找距离基准点最近的移动目标，并选择二者中更近的那个作为方法输出。通过上述方案，本发明达到了在最小分割范围内可以匹配到最大的空间内的最优解的目的，具有很高的实用价值和推广价值。
【专利说明】寻找近距离移动目标的2-四叉树方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种寻找近距离移动目标的2-四叉树方法。
【背景技术】
[0002]现今，供需双方根据地理位置就近寻找目标的需求广泛存在于基于位置的电子商 务领域。例如：
[0003] 随车快递是一种新型的电子商务模式，移动端软件需要为快递员提供他附近的包 裹情况，同时要为包裹找寻其周围的快递员，当包裹、快递员较多时，这种查询工作量大、速 度慢，特别是由于快递员位置变动导致软件终端（例如手机APP)移动，因此需要一种方法 对这些移动目标进行配对；
[0004] 实时打车软件需要帮乘客和出租车快速配对，由于出租车和乘客的移动性和分散 性，需要一种方法进行配对；
[0005] 类似的场景，只要服务方和需求方（人、车、船、机、物品等）中一方或者两方存在 位置移动，都可能需要寻找附近的对方，以就近获取或提供服务，以节约成本或提高效率； [0006] 此外，某些移动场景下，尽管没有明确的服务方和需求方，但某个目标需要快速找 到就近的其他目标，例如多个自动驾驶的车、船、机需要判断最有可能与自己相撞的目标， 也需要配对的技术。
[0007] 在搜索就近目标的过程中，为了降低两两配对比较的计算量，常用四叉树方法等 栅格模式建立空间数据结构（参见：方钰、蒋昌俊、陈林，一种面向移动导航设备的电子地 图空间索引结构，计算机研究与发展，2007,44⑵，pp310-316)将地图分割为N层区域节点 (N为正整数），然后使用编码进行查找配对（参见：史杏荣、孙贞寿、曹爱军，基于固定网格 划分和面向类对象的四分树空间索引机制，小型微型计算机系统，1998,19 (10)，pp24-31)。 但该方法存在如下问题：
[0008] 由于第i层（i = 1，2,…，N)区域节点将地图分割为4H个矩形网格，这一分割是 从连续空间到离散空间的映射，这个映射必然不是拓扑连续的。如图3所示：距离基准点最 近的某个目标A，由于被分割在与基准点不同的另一个区域中，其编码（00)与基准点的编 码（11)不同，从而导致另一个与基准点编码相同的目标（例如目标B)尽管距离基准点较 远，却被当做最优解查找出来。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种寻找近距离移动目标的2-四叉树方法，主要改善现 有四叉树方法中所存在的遗漏近距离目标的问题。
[0010] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0011] 寻找近距离移动目标的2-四叉树方法，包括以下步骤：
[0012] (1)将包含目标集合和基准点的矩形平面地图使用四叉树方法构建了一套嵌套的 区域节点及其四叉树数据结构后，水平移动该套区域节点得出第二套与之平行的区域节点 及其四叉树数据结构；
[0013] (2)在两套区域节点及其四叉树数据结构中，分别查找距离基准点最近的移动目 标，并选择二者中更近的那个作为方法输出。
[0014] 进一步地，所述步骤（1)中，按照四叉树方法构建第一套区域节点时，该套区域节 点的覆盖范围，需要扩大为以矩形平面地图一个顶点为该区域节点的一个顶点、横向长度 为矩形平面地图横向长度的a倍、横向宽度为矩形平面地图横向宽度的0倍、覆盖矩形平 面地图的一个矩形；其中a分别是开区间（1，2)中的某两个实数（可以相同或不同）。
[0015] 进一步地，所述步骤（1)中，水平移动第一套区域节点的具体参数为：将第一套区 域节点横向移动（l-l/a)L、纵向移动（1-1/0)W，且移动之后应覆盖包含目标集合的矩形 平面地图；其中：L、W分别为第一套区域节点覆盖范围的横向长度和纵向宽度。
[0016] 进一步地，上述a、0取值均为1. 5。
[0017] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0018] 本发明中，巧妙地增加了一套新的地图区域节点，达到了尽可能不遗漏基准点附 近目标的目的，且通过2-四叉树方法构建的地图有两套N层区域节点，其中一套区域节点 是直接采用四叉树方法构建的，另一套则是将第一套区域节点移动后得到的，这种方式提 高了获得最优解的可能性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明扩大区域节点覆盖范围示意图。
[0020] 图2为本发明将第一套区域节点移动得到第二套区域节点示意图。
[0021] 图3为传统四叉树方法造成的遗漏最优解的问题示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于 下列实施例。
[0023] 实施例
[0024] 本发明公开了一种寻找近距离移动目标的2-四叉树方法，针对地图大量物体变 动下，实现对两个距离相近物体的快速配对，通过增加一套新的分割，达到尽可能不遗漏附 近目标的目的。
[0025] 本发明通过增加一套新的地图区域节点，达到尽可能不遗漏附近目标的目的，具 体实现方法为：将包含目标集合和基准点的矩形平面地图使用四叉树方法构建了一套嵌套 的区域节点及其四叉树数据结构，该套区域节点的覆盖范围，需要扩大为以矩形平面地图 一个顶点为该区域节点的一个顶点、横向长度为矩形平面地图横向长度的0倍、横向宽度 为矩形平面地图横向宽度的a倍、覆盖矩形平面地图的一个矩形。其中a分别是开区 间（1，2)中的某两个实数（可以相同或不同），如图1所示。
[0026] 其中四叉树方法可以参考相关的各类文献，如：熊家军、朱桂明，一种基于四叉树 的凸多边形查询方法，电子学报，2005, 33 (12A)，pp2535-2538。
[0027] 进一步地，将第一套区域节点横向移动（l-1/cOL，沿纵向移动（1-1/P)W，且移 动之后应覆盖包含目标集合的矩形平面地图。其中：L、W分别为第一套区域节点覆盖范围 的横向长度和纵向宽度，如图2所示。
[0028] 在两套地图区域节点中，分别查找距离基准点最近的移动目标，并选择其中更近 的那个作为方法的输出。其中a、优选取值1. 5。
[0029] 为了验证本发明在实际环境中的运行效果，通过仿真实验对以下两种方法进行对 比：
[0030] 四叉树方法；
[0031] 按本发明进行改进后的四叉树方法（简称2-四叉树方法）。
[0032] 两种方法均分割N = 6层后，均采用二进制对四叉树数据结构进行编码；实验环境 使用奔腾2. 8GHz的计算机，用C#仿真；实验的参数选择如下：
[0033] 地图长100, 000像素、宽100, 000像素；设共有M个目标点按照均匀分布随机产生 在原始地图上，其中M分别取40、80、160，320、640、1280，对每种M取值分别执行100次试 验；在每次试验中按均匀分布随机产生1个基准点在原始地图上。表1列出了这两种算法 找到的基准点与目标点距离的平均距离：
[0034]表1
【权利要求】
1. 寻找近距离移动目标的2-四叉树方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将包含目标集合和基准点的矩形平面地图使用四叉树方法构建了一套嵌套的区域 节点及其四叉树数据结构后，水平移动该套区域节点得出第二套与之平行的区域节点及其 四叉树数据结构； (2) 在两套区域节点及其四叉树数据结构中，分别查找距离基准点最近的移动目标，并 选择二者中更近的那个作为方法输出。
2. 根据权利要求1所述的寻找近距离移动目标的2-四叉树方法，其特征在于，所述步 骤（1)中，按照四叉树方法构建第一套区域节点时，该套区域节点的覆盖范围，需要扩大为 以矩形平面地图一个顶点为该区域节点的一个顶点、横向长度为矩形平面地图横向长度的 a倍、横向宽度为矩形平面地图横向宽度的P倍、覆盖矩形平面地图的一个矩形；其中a、 3分别是开区间（1，2)中的某两个实数。
3. 根据权利要求1所述的寻找近距离移动目标的2-四叉树方法，其特征在于，所述步 骤（1)中，水平移动第一套区域节点的具体参数为：将第一套区域节点横向移动（l-1/a) L、纵向移动（1-1/P)W，且移动之后应覆盖包含目标集合的矩形平面地图；其中：L、W分别 为第一套区域节点覆盖范围的横向长度和纵向宽度。
4. 根据权利要求2所述的寻找近距离移动目标的2-四叉树方法，其特征在于，a、3 取值均为1.5。
【文档编号】G06Q10/04GK104392280SQ201410669505
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】沈益民, 王涛, 刘威, 刘立俪, 陈峥, 杨雅志, 田玉伟, 陈伟 申请人:成都边界元科技有限公司, 成都工业学院, 四川比库科技有限公司, 成都市锐信安信息安全技术有限公司