MBD模型本体建模及检索技术研究与应用

针对产品全三维数字化研制中产生的MBD历史建模数据重用性需求,提出了一种基于本体技术的MBD模型知识表达与管理方法,综合考虑几何信息与非几何信息进行检索应用。首先,根据MBD数据集规范性要求,以模型检索为目的,构建本体结构,分为几何信息层与非几何信息层进行具体阐述;其次,根据已构建本体结构,给出几何信息层与非几何信息层相似性对比方法;最终,综合几何信息与非几何信息,实现MBD模型检索。本文方法通过本体技术,将MBD模型数据进行结构化、语义化表达和存储,在此基础上,综合考虑几何信息相似度及非几何信息相似度,进行相似模型检索,实现MBD模型信息重用。     

组合服务控制流测试

结合Web服务本体语言(OWL-S,Web Ontology Language for Services)和线性时态逻辑理论(LTL, Linear Temporal Logic),研究用于测试的组合服务流程形式化描述方法和动态测试信息分析方法.将OWL-S作为组合服务的需求参考模型,采用组合服务标准和形式化描述方法相结合的方式,用线性时态逻辑刻画OWL-S控制结构的动态语义,明确地表示出控制结构中各成分的执行顺序.进一步用线性时态逻辑公式集合描述组合服务的控制流需求,从而使原子服务的交互模式有了明确的表示.基于这种交互模式表示,采用LTL在有限状态序列上的语义,对组合服务实现执行过程中获取的动态信息进行分析,测试组合服务实现的执行过程与组合服务控制流需求的一致性.     

基于生成对抗网络的空间卫星低照度图像增强

针对空间低照度成像条件下卫星光学图像信息受损严重的问题,提出了一种基于生成对抗网络的空间卫星低照度图像增强方法,提高了图像的平均亮度及对比度,恢复图像细节信息,为图像识别等图像处理技术提供更高质量的数据信息。首先,设计了一种密集连接的生成器,加强了各特征提取阶段中的信息传递以及多层特征的融合,减少了特征信息的损耗,更好地提取正常照度图像及低照度图像中相似的语义信息;并结合EnlightenGAN的思想,采用了全局 局部辨别器结构,使图像增强效果更自然。然后,在少量样本的条件下,利用非配对样本对该方法进行训练,并通过对输入图像进行随机缩放及翻转等数据增强方法提高模型训练效果,进而提升低照度图像增强性能。最后,对所提出的空间卫星低照度图像增强方法进行了仿真验证。试验结果表明,在空间低照度条件下,该方法在NIQE指标上较LIME及EnlightenGAN分别降低了1.034和0.699,保留了更多的图像细节,具有更高的整体和局部亮度、更高的对比度以及更自然的增强效果。     

基于WordNet本体和PLSA的语义Web服务发现

提出了一种基于WordNet本体标注和概率潜在语义分析(PLSA,Probabilistic Latent Semantic Analysis)的语义Web服务发现方法OntoPLSA.首先使用WordNet本体标注Web服务的操作名、参数以及用户请求,以经过标注后的输出参数集合为词汇集,服务描述文档集合为文档集,组成词汇-文档矩阵,以该矩阵为输入,使用PLSA方法对服务集进行分类,并将用户请求带入PLSA模型,确定其所属的类;然后在类中以标注后的输出参数为键,含有这个输出的服务的列表为键值,建立一个映射表,查找与用户请求的输出相似的映射表键,进而找出对应的键值,即服务列表;最后根据QoS(Quality of Service)和用户请求中的输入参数确定满足条件的服务结果集合.在415个Web服务组成的数据集上的测试结果表明,性能较其他方法有优势,召回率和R准确率也得到了改善.     

大气阻力参数修正对低轨空间目标轨道预报精度的改进

对于低轨空间目标, 大气阻力是影响轨道预报精度的主要摄动力. 本文提出了一种 基于空间环境数据和神经网络模型的空间目标大气阻力参数修正方法, 基于目 标的历史两行元根数, 通过模拟得到外推一天轨道预报中预报结果与观测数据 符合最好的阻力调制系数, 分析表明其与太阳F_10.7指数和地磁Ap指数具有很好的相关性. 根据已有数据, 构建神经网络模型, 实现对阻力调制系数 的补偿计算, 从而改进低轨目标外推一天的轨道预报. 结果表明, 神经网络模 型相比两行元根数能够更及时地对空间环境变化进行响应. 将该方案应用于天 宫一号和国际空间站的外推一天轨道预报, 验证了方案的正确性和普适性, 对 地磁扰动引起的较大预报误差改进效果更好, 误差能够降低50%~60%; 平均而言, 预报精度可以提高约30%, 改进成功率达到80%左右.      

装备修复性维修工作项目确定方法

针对研制阶段保障性分析完整性的需求,基于语义相似度计算技术、FMECA(Failure Mode, Effects and Criticality Analysis)信息特点和对单元级、系统级相似性的度量要素研究,提出了装备修复性维修工作项目确定方法.该方法解决了故障模式层次不准确时单元相似度计算结果失真的问题,通过对单元相似度到系统相似度的定量拟合,完成对系统相似性的度量,并依据其结果辅助确定修复性维修工作项目;该方法支持计算机辅助,在提高效率的同时,一定程度上消除了由分析人员带来的结果差异性,规范了修复性维修工作项目确定流程.最后通过实例说明方法的可操作性.      

基于随机点模拟方法分析空间目标危险交会

基于SGP4模型在空间目标轨道预报中的应用, 在预报的位置速度信息和误差 信息基础上, 提出一种空间两目标碰撞预警的分析方法, 即随机点模拟方法. 与传统的交会平面积分方法相比, 其主要有两点不同: 一是在误差信息中考虑 了误差均值的影响, 即误差椭球不再以预报位置为中心分布; 二是在分析方 法上侧重于真实模拟可能的交会情形, 而不忽略任一方向上的误差. 通过算例分 析验证了该方法的可行性, 结果表明误差均值的非零性使得最大碰撞概率不 一定出现在预报的最近交会距离时刻. 同时仿真结果还表明, 两目标在相对速 度方向上的相对位置仍然存在误差, 这可能造成随机点模拟的碰撞概率计算 值较交会平面积分方法偏小. 不同的碰撞预警分析方法对应不同的预警门限, 根据文中实例, 初步确定10-6为随机点模拟方法的红色预警值.      

面向语义的C4ISR/Sim集成系统设计

采用面向服务的体系结构(SOA, Service-Oriented Archilecture)的C4ISR/Sim集成系统可以借助其体系结构的优势,达到信息获取方式和信息表示语法上的一致.提出的面向语义的C4ISR/Sim集成系统通过扩展SOA,采用系统的层次化的语义体系不仅改善了系统构建的灵活性、可重用性和可扩展性等问题,而且实现了集成系统的语义互通.该体系结构以核心服务层的领域本体模型为基础,扩展定制服务层的模型服务语义描述,通过语义服务匹配,实现应用层的需求描述到系统组成之间的自动映射.原型系统的实现证明了设计方法的正确性和可行性.      

乏信息材料布氏硬度测量误差的灰自助预报

乏信息材料布氏硬度测量误差的预报是硬度计量领域的新兴课题,有别于传统的统计学理论,综合灰色系统理论和自助法的理论知识,提出一种实现乏信息材料布氏硬度测量误差预报新方法.对小样本空间的材料布氏硬度测量数据中各误差源影响进行标定,计算各误差源对测量结果的误差传递系数,并对各误差源数据序列进行自助法抽样,通过灰自助融合建模获得误差源标定预测值;按照误差合成的方法实现乏信息材料布氏硬度测量误差的灰自助预报.通过具体的实例进行计算,所得的预报结果与采用标准硬度机所得测量结果一致,验证了乏信息材料布氏硬度测量误差灰自助预报新方法.     

基于语义的仿真网格模型资源发现技术

针对现有网格资源管理中间件缺乏对仿真模型资源语义层次的描述和发现匹配这一问题,引入本体概念,定义了仿真模型描述本体,实现了对仿真模型的语义描述;提出了基于本体推理的仿真模型语义匹配算法,将仿真模型语义匹配的量化程度映射到了 上的连续值域,并且支持仿真模型输入/输出的组合匹配;将研究结果应用于仿真网格的仿真模型匹配发现服务的实现中,通过典型的应用实例,有效地验证了提出的仿真模型描述本体和语义匹配算法.      

临近空间科学探测数据的共享与实践

为促进鸿鹄专项临近空间科学探测数据资源的有效应用,为国家科学数据资源增加新的数据成员,开展临近空间科学探测数据共享相关技术研究.依据相关元数据国家标准与规范,借鉴参考多个领域科学数据元数据的构建方法,通过分析临近空间科学探测数据的数据特征,研究设计了符合临近空间科学探测数据共享需求的核心元数据模型,从不同角度描述了临近空间科学探测数据的数据特征和用户访问数据时所关心信息,并基于该模型实现了临近空间科学探测数据资源目录服务,设计了临近空间科学探测数据共享服务平台,实现了临近空间科学探测数据的归档管理和共享分发,为使用鸿鹄专项数据开展科学研究和有效应用提供了有效支撑.      

基于多语义线索的跨模态视频检索算法

针对现有的大多数跨模态视频检索算法忽略了数据中丰富的语义线索,使得生成特征的表现能力较差的问题,设计了一种基于多语义线索的跨模态视频检索模型,该模型通过多头目自注意力机制捕捉视频模态内部对语义起到重要作用的数据帧,有选择性地关注视频数据的重要信息,获取数据的全局特征;采用双向门控循环单元（GRU）捕捉多模态数据内部上下文之间的交互特征;通过对局部数据之间的细微差别进行联合编码挖掘出视频和文本数据中的局部信息。通过数据的全局特征、上下文交互特征和局部特征构成多模态数据的多语义线索,更好地挖掘数据中的语义信息,进而提高检索效果。在此基础上,提出了一种改进的三元组距离度量损失函数,采用了基于相似性排序的困难负样本挖掘方法,提升了跨模态特征的学习效果。在MSR-VTT数据集上的实验表明:与当前最先进的方法比较,所提算法在文本检索视频任务上提高了11.1%;在MSVD数据集上的实验表明:与当前先进的方法比较,所提算法在文本检索视频任务上总召回率提高了5.0%。      

基于先验子图检测的失效航天器SLAM方法

基于激光雷达的航天器位姿估计技术是当前在轨服务研究热点。针对失效航天器位姿估计,将通用的图优化SLAM技术应用到空间非合作目标的研究中。为解决SLAM算法在动态场景中产生累积误差问题,利用失效航天器自身运动特点,提出一种基于先验子图检测改进的SLAM算法。在该算法中,通过激光雷达和惯性测量单元分别采集失效航天器及周围环境的点云数据、服务航天器的运动信息,构建出服务场景下航天器的相对位姿图;再采用先验子图检测方法建立不连续的位姿节点间的约束关系;最后用约束信息对位姿图进行优化。仿真结果表明,相较于通用的SLAM算法的位姿估计,该方法减小了累积误差,提高了相对位姿估计精度,可以为后期的导航、控制等在轨任务提供信息。     

Space weather in Japan

In Japan, Communications Research Laboratory engages in operational space environment information services as National Forecasting Center and Regional Warning Center of ISES. Data from local observations and data collected via internet from domestic and foreign institutes are used for the daily operational forecast. Fundamental research on space weather issues has been carried out at several institutes and universities, including STE Laboratory and NASDA. In this presentation, an overview of current space weather forecast operations and a system for information outreach in Japan will be presented. Current and future observation programs from ground-base and space will be also briefly reviewed.     

基于两层元数据与本体的异构数据共享技术

针对多源、多类、异构数据难以同时共享的问题,提出了一种两层元数据结合本体的信息共享技术.首先,分析了两层元数据的结构,介绍了如何通过两层元数据统一描述多类异构数据.其次,针对元数据缺乏语义信息不能描述数据类别之间的隐含关系的问题,在元数据之上建立本体层,对元数据进行语义描述和本体推理.最后,在数据检索方面,利用Lucene全文检索引擎与SPARQL(Simple Protocol and RDF Query Language)本体查询语言相结合,在关键词查询过程增加了SPARQL检索操作,提高了查全率,并优化了检索时间.实验选取了2014-2015赛季欧洲足球冠军联赛数据作为测试数据,证明了本文方法在异构数据共享上的有效性和元数据查询性能的改进.      

基于YOLOv5的红外目标检测算法

针对红外图像的特点,提出了一种YOLOv5-IF算法,使用了基于残差机制的特征提取网络,实现了不同特征层之间信息的高效交互,能够得到更丰富的目标语义信息。通过改进YOLOv5的检测方案,增加更大尺度的检测头,有效提升了红外图像中小目标的检测概率。针对计算平台资源有限、算法实时性等问题,设计了Detection Block模块,并由此构建了特征整合网络,该模块不仅能提升算法检测精度,还有效缩减了模型参数量。在FLIR红外自动驾驶数据集上,本文算法的平均准确率（mAP）为74%,参数量仅19.5MB,优于现有的算法。     

Advances in Research and Service of Space Environment in China

This paper presents the recent progress of space environment research and service in China.During the past two years,many models of space environment forecast and analysis methods of space environment effects have been developed for tailored space environment service for Chinese space mission.A new Re-locatable Atmospheric Observatory(RAO)for monitoring atmospheric wind,temperature,density and pressure of the near space from 20 km up to 120 km altitudes is being constructed.In space environment service space environment safety was provided to ensure the safety of CE-1 for its launch and operation in 2007.