一种面向水陆两栖飞机机型培训的知识模型构建方法及系统与流程

本发明属于飞机培训工程与，具体涉及一种面向水陆两栖飞机机型培训的知识模型构建方法及系统。

背景技术：

1、水陆两栖飞机是既能在水面起降，又能在陆上起降的固定翼飞机，是在水上飞机的基础上发展而来的。水陆两栖飞机历经百年的发展，已成为飞机大家族中的稀有机型，但其在现代航空工业中的存在价值和意义却不容忽视，其独特的水陆起降特性更使其依然具有在民用和军事多个领域中应用的优势。

2、随着水陆两栖飞机订单的签订与交付，其机型培训工程也迫在眉睫。作为以大型设备为代表的复杂产品，水陆两栖飞机的机型培训工程在分布式知识资源获取和重用方面的需求尤为突出。在此背景下，要使得知识能够在机型培训过程中得到受训人高效的学习与应用，就需要一种概括性强又较为具体表示出知识之间关系的表达模型，即要求在领域内构建高效、统一的知识模型。

3、传统的知识建模方法在知识表示、传递和共享过程中均存在一些问题。一方面，所表达的知识无法保证在传递和共享过程中知识理解的唯一性与无二义性；另一方面，在大量的原子性知识的环境中对复杂知识的表达与推理容易产生组合爆炸。而上述两个方面的问题，导致通过传统的知识建模方法所得到的水陆两栖飞机机型知识模型的可用程度不高。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种面向水陆两栖飞机机型培训的知识模型构建方法及系统，用于解决传统的知识建模方法所存在的难以保证知识理解的唯一性与无二义性，以及容易产生组合爆炸的技术问题，从而达到提高水陆两栖飞机机型知识模型的可用程度的目的。

2、为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种面向水陆两栖飞机机型培训的知识模型构建方法，包括以下步骤：

4、确定知识本体构建的目的、范围、用途和使用者；

5、基于确定的构建信息进行水陆两栖飞机机型数据的收集和分析，建立初始水陆两栖飞机机型知识本体；

6、对所述初始水陆两栖飞机机型知识本体进行精炼，得到精炼后的水陆两栖飞机机型知识本体；

7、对所述精炼后的水陆两栖飞机机型知识本体做进一步确认和一致性验证，确定最终的水陆两栖飞机机型知识本体；

8、利用知识本体建模工具将所述最终的水陆两栖飞机机型知识本体以知识模型的形式进行描述，构建水陆两栖飞机机型知识模型。

9、作为本发明优选的实施方式，在建立初始水陆两栖飞机机型知识本体时，包括：

10、对所述水陆两栖飞机机型数据进行知识采集和知识抽取，得到一系列的概念和术语；

11、对所述概念和所述术语进行分析、提炼和归类后，得到若干类；

12、通过对所述若干类的属性、等级以及类之间的关系进行定义建立所述初始水陆两栖飞机机型知识本体。

13、作为本发明优选的实施方式，在对所述概念和所述术语进行归类时，包括：

14、将所述初始水陆两栖飞机机型知识本体中的类分为系统类、系统功能类、系统位置类、部件类、部件功能类、部件原理类后，对所述概念和所述术语进行归类；

15、在对类的属性进行定义时，包括：

16、属性名称的定义、属性描述、属性数据类型的定义以及属性值的限定；

17、其中，所述属性数据类型包括：any、class、float、instance、integerstring；所述属性值包括已经定义的某个类或某个类的实例。

18、作为本发明优选的实施方式，通过对所述若干类的属性、等级以及类之间的关系进行定义建立所述初始水陆两栖飞机机型知识本体时，包括：

19、建立以三元组表示的所述初始水陆两栖飞机机型知识本体，所述初始水陆两栖飞机机型知识本体如公式1所示：

20、ko＝{k,r,e}(1)；

21、式中，k为概念合集，所述概念合集包括：系统名称、系统原理、系统位置、子系统名称、子系统位置、部件名称、部件位置；r为关系合集，所述关系合集包括：种属关系、实例关系、部分关系、结果关系；e为实例合集，所述实例合集包括：空调系统、通信系统、驾驶舱机通控制盒、驾驶舱内顶部、翼身整流罩内部、应急通风、调节空气分配。

22、作为本发明优选的实施方式，在建立所述关系合集时，包括：

23、基于概念合集k中概念之间包含与被包含的关系，建立所述种属关系；

24、基于概念合集k中的概念与实例合集e中的实例之间的对应关系，建立所述实例关系；

25、基于实例合集e中由简单对象构造复杂的实体，描述知识的封闭结构，建立所述部分关系。

26、作为本发明优选的实施方式，在做进一步确认和一致性验证时，包括：

27、检查在建立所述初始水陆两栖飞机机型知识本体的过程中，是否存在类缺失或者矛盾情况；

28、若是，则对所述初始水陆两栖飞机机型知识本体进行修改。

29、作为本发明优选的实施方式，在以知识模型的形式进行描述时，包括：

30、对所述最终的水陆两栖飞机机型知识本体进行知识模型的三元组形式化定义，具体如公式2所示：

31、knowledgeontology＝<knowledgeatom，relationship，rule>(2)；

32、其中，knowledgeatom为知识原子，表示所述水陆两栖飞机机型知识模型中最小的知识表示单元，包括：公理、概念及基本的操作关系；relationship表示知识原子之间以及由知识原子构成的知识实体之间存在的相互作用和影响的集合；rule表示由知识原子或知识实体之间的关系组合生成的一些规则与操作集。

33、作为本发明优选的实施方式，在构建水陆两栖飞机机型知识模型时，包括：

34、对所述初始水陆两栖飞机机型知识本体进行知识范畴划分，分别得到领域知识范畴的知识本体、过程知识范畴的知识本体以及需求分析知识范畴的知识本体；

35、根据所述领域知识范畴的知识本体、所述过程知识范畴的知识本体以及所述需求分析知识范畴的知识本体分别构建领域知识模型、过程知识模型以及需求分析知识模型。

36、作为本发明优选的实施方式，在得到领域知识范畴的知识本体时，包括：

37、在所述初始水陆两栖飞机机型知识本体中划分出详细说明特定领域知识和在一个应用中所讨论的信息类型的知识本体，得到所述领域知识范畴的知识本体；

38、在得到过程知识范畴的知识本体时，包括：

39、在所述初始水陆两栖飞机机型知识本体中划分出描述使用需求分析知识和使用领域知识的基本流程的知识本体，得到所述过程知识范畴的知识本体；

40、在得到需求分析知识模型时，包括：

41、在所述初始水陆两栖飞机机型知识本体中划分出描述一个应用所要达到的目标，以及描述通过将任务分解成子任务和推理实现所述目标的过程的知识本体，得到所述需求分析知识范畴的知识本体。

42、一种面向水陆两栖飞机机型培训的知识模型构建系统，包括：

43、构建信息确定单元：用于确定知识本体构建的目的、范围、用途和使用者；

44、知识本体建立单元：基于确定的构建信息进行水陆两栖飞机机型数据的收集和分析，建立初始水陆两栖飞机机型知识本体；以及对所述初始水陆两栖飞机机型知识本体进行精炼，得到精炼后的水陆两栖飞机机型知识本体；对所述精炼后的水陆两栖飞机机型知识本体做进一步确认和一致性验证，确定最终的水陆两栖飞机机型知识本体；

45、知识模型构建单元：用于利用知识本体建模工具将所述最终的水陆两栖飞机机型知识本体以知识模型的形式进行描述，构建水陆两栖飞机机型知识模型。

46、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

47、(1)本发明在面向水陆两栖飞机机型培训的知识模型构建中引入了知识本体的概念，所构建的知识模型采用本体描述语言为水陆两栖飞机机型知识特定领域提供重要实体、属性、过程及其相互关系的形式化描述，规定水陆两栖飞机机型知识特定领域的结构和内容，定义用于领域建模的词汇，并且通过熟悉知识领域、列出潜在的模型组件、构建初始领域模式、知识模型的完整规范说明完成最终的知识模型的搭建，从而有效解决传统的知识建模方法所存在的问题；

48、(2)知识本体通过对水陆两栖飞机知识概念模型的共享和统一的形式化定义后，一方面保证了领域知识通过模型化后，在传递和共享过程中知识理解的唯一性和精确性。另外，由于知识原子作为知识本体一个重要的知识元素，它与知识实体间的层次关系反映出领域的概念、公理和操作关系等知识间的层次与约束关系，同时，通过形式化的规范映射来约束或产生新的知识规则，从而保证了知识粒度大小与数量的有限性，且增加了知识本体表示方法的实用性；

49、(3)针对水陆两栖飞机机型培训中存在知识资源分散，结构化和体系化不够高的问题，本发明从知识分类、知识要素提取、要素间关系分析等维度，探讨不同类别知识的属性要素及关键要素的提取，提出知识模型构建原则和方法。本知识模型可以抽取水陆两栖飞机机型知识要素及其之间的关系，一方面便于后期计算机对知识点及关联关系的识别、解析、推断，为知识图谱构建、知识推理及推送等提供支撑；另一方面便于参训人员对机型知识体系进行全盘性、完整性的学习，支撑个人机型知识体系的构建，辅助能力快速提升。

50、下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。