航天控制软件知识图谱构建方法研究#br#

摘要： 近些年,知识图谱构建技术快速发展,但对于领域知识图谱构建的研究还处于起步阶段.知识图谱的构建主要包括自顶向下、自底向上两种方法.当前大多采用自顶向下的方法进行领域知识图谱的构造,首先构建本体,然后通过本体学习得到实体,再将实体加入到知识图谱中.但这种做法有一个缺点,本体学习的过程过分依赖人工,不支持构建专业性强、数据量大的领域知识图谱.针对这一缺点,本文提出一种自顶向下和自底向上法相结合的领域知识图谱构建方法.提出一种改进的骨架法来进行本体构建,保证构建本体的准确率和覆盖率;利用基于规则与半监督的知识抽取技术,提高知识图谱的构建速度;并以某航天控制软件为例,详细说明了领域知识图谱的整体构建流程.实验结果表明,该领域知识图谱的构建方法是可行的.     

基于图对比注意力网络的知识图谱补全

知识图谱(KG)补全旨在通过知识库中已知三元组来预测缺失的链接。由于大多数方法都是独立地处理三元组,而忽略了知识图谱所具有的异质结构和相邻节点中固有的丰富的信息,导致不能充分挖掘三元组的特征。考虑基于端到端的知识图谱补全任务,提出了一种图对比注意力网络(GCAT),通过注意力机制同时捕获局部邻域内实体和关系的特征,并封装实体邻域上下文信息。为了有效封装三元组特征,引入一个子图级别的对比训练对象用于增强生成的实体嵌入的质量。为了验证GCAT的有效性,在链接预测任务上评估了所提方法,实验结果表明,在数据集FB15k-237中,MRR比InteractE提高0.005,比A2N模型提高0.042;在数据集WN18RR中,MRR比InteractE提高0.019,比A2N模型提高0.032。实验证明提出的GCAT模型能够有效预测知识图谱中缺失的链接。     

基于社团结构节点重要性的网络可视化压缩布局

为有效展示网络的中观尺度结构,将力导引布局算法与网络社团结构特征相结合,提出了一种基于社团结构节点重要性的网络可视化压缩布局方法。首先,采用Louvain算法对网络进行多粒度社团结构划分;然后,通过计算社团结构中节点的拓扑势评估节点的重要性,保留社团结构中的重要节点,合并边缘节点,实现社团结构压缩;最后,采用力导引布局算法布局压缩网络节点,实现网络可视化的压缩布局。实验结果表明:所提方法在压缩节点和连边规模的基础上,能够完整保留原始网络的社团构成,并且通过保留社团结构代表点可以清晰展示社团内部结构,突出社团和重要节点在网络结构中的位置和作用。      

基于知识集成模型的产品快速设计

为提升现有CAD(Computer-Aided Design)系统对设计知识的重用能力,提出 了设计知识的分层描述和集成建模方案,并给出了具体实施方法.将设计知识划分到构型层 、设计层和造型层3个抽象层次,基于UG(Unigraphics)平台的知识熔接语言(KFL,Knowl edge Fusion Language)和Open++实现了各层设计知识的描述与集成.构建了知识集成模型 的创建和重用支撑系统框架.作为应用实例,在UG平台上开发了专用减速器快速设计系统.      

基于序列Monte Carlo技术的动态节点定位

无线传感器网络中目标节点定位的准确性与定位频次对跟踪与监视精度有着重要的影响.为了提高目标跟踪精度,需要研究高效的网络节点定位算法.在分析传统基于Bayesian估计过程定位的基础上,讨论可利用基于采样的序列Monte Carlo算法解决移动节点的自主定位的算法,研究了序列Monte Carlo算法在无线传感器网络节点定位中的应用.利用该方法无需对传感器网络的先验知识和对节点移动的假设,利用低密度种子节点得到定位的精度较高.理论分析和仿真实验表明,利用序列Monte Carlo算法进行定位能够充分利用移动性来提高定位的精度,Monte Carlo定位算法很大程度上提高了定位效率,能够更有效地利用传感信息,降低不确定性因素的影响.      

一种小型化无线传感网络的设计

采用zigbee技术实现基于mems传感器的无线传感网络节点小型化设计,组成的小型化系统可用于航天器各仓段内部温度、湿度、压力、加速度等状态参数的监测。小型化无线传感网络采用集中供电方式即可以减小节点体积,又便于后续电池更换。传感器信号无线传输方式,可以大大减少航天器电线电缆的数量、减小布线带来的困难及航天器总体质量。     

基于模糊文本分类的多知识领域专家推荐方法

在知识管理系统中,推荐满足知识需求的专家是隐性知识共享的有效手段.为了推荐多知识领域的专家,以及完整的识别用户的知识需求,提出了基于模糊文本分类的多知识领域专家推荐方法.首先建立模糊文本分类器,通过对专家上传的文档进行模糊文本分类,结合时间等因素建立专家的知识模型.通过分析浏览文档日志识别用户直接知识需求,在此基础上采用信息熵计算用户的潜在的知识需求.然后根据专家的知识模型与用户的知识需求模型的匹配度进行专家推荐.通过在知识管理系统中的成功应用验证了该方法的可行性与有效性.     

基于逻辑网络的客户服务管理

分析了客户服务管理(CSM)的概念和功能,提出了一种抽象网络的层次性表示方法:逻辑网络,并对其结构、属性、计算以及CSM管理模型进行了研究.给出了CSM系统的原型实现:底层采用公共对象请求代理体系结构(CORBA)作为支撑环境,利用分布对象技术实现客户服务管理管理信息库CSM-MIB的表示、管理、更新和访问;上层通过定义、创建和维护等方法,使客户可对物理网络进行重组,实现具有分层结构的"逻辑网络",从而实现客户服务的约定、指派、性能监视和报告等管理功能.      

基于时空图卷积网络的无人机网络入侵检测方法

无人机网络相比地面网络具有节点快速移动、拓扑结构变换频繁和通信链路不可靠的特点,传统的针对地面网络的入侵检测方法难以适用。针对无人机网络的时空动态特性进行建模,提出了一种无人机网络的入侵检测方法——基于注意力机制的时空图卷积网络（ATGCN）。将图卷积网络和门控递归单元组合为时空图卷积网络,从复杂多变的数据中提取网络的时空演变特征,通过注意力机制提取和入侵检测最相关的特征,输入支持向量机进行分类预测。多个数据集的实验分析表明:所提方法能够适应无人机网络的动态性和不稳定性,相比传统检测方法准确率高且误报率低,具有良好的鲁棒性和适应性。      

基于多尺度梯度及深度神经网络的汉字识别

介绍了一种基于多尺度滑动窗的方法提取文字的梯度直方图特征,并结合深度神经网络对印刷体汉字进行识别.针对梯度直方图的空间关系,使用可伸缩的滑动窗对图像进行分割,在不同尺度上获取文字的特征信息,有效融合汉字的全局特征和局部分块特征.实验采用5层的深度神经网络模型对国标一级3755个印刷体汉字进行分类,并应用Dropout技术防止训练过拟合,提高神经网络的泛化能力.实验准确率达到98.292%,有较好的识别性能,验证了本文多尺度梯度特征及深度神经网络模型在文字识别上的有效性.      

基于可编程控制网关的一体化网络体系结构

当前IP网络和非IP网络长期共存,协议体系和通信体制互不相同,异构网络的互联互通困难.针对这个问题, 首先从异构网络间连接的关键节点——网关出发,通过将网关底层的数据转发和控制功能分离,并将网关上层的管控功能和应用服务功能抽取出来,提出了一种基于可编程控制网关的一体化网络体系结构.该系统结构将网络分为一体化网络协同管控单元、子网间可编程控制网关节点和异构子网3层,设计了基于典型异构网络的互联协议栈,以集成不同的网络协议.进一步在一体化网络构架的基础上,给出并分析了异构网络的抽象与描述、基于可编程网关的异构子网智能适配技术、一体化网络的资源管理与协同优化理论等关键技术.最后基于民用航空通信给出了一个异构互联示例,表明一体化网络体系结构的可行性.      

基于网络编码的无线NoC多播映射

具有高带宽、QoS保障和广播等优点的无线片上网络（NoC）能为通信信号系统的多核并行处理提供平台,而网络编码能够以较小功耗开销为代价显著提高NoC的传输效率。本文从通信信号系统的多播特性与需求出发,为无线NoC建立合适的架构与映射模型,在多约束条件下设计满足网络吞吐率性能最大化及核间通信延时、数据传输和编码功耗等开销最小化的任务映射与网络编码技术联合优化方法,实现了任务的高效并行与多处理核的协同工作。实验表明,本文提出的网络架构及映射算法与传统方式相比能节约6%的功耗,得到16%的吞吐率增益,并且路由节点硬件实现复杂度低。      

基于航路点布局的多目标网络结构优化方法

为了提高区域航路网络结构的科学性、减轻飞行流量增长对网络运行带来的压力,提出了基于航路点布局的多目标网络结构优化方法。首先,考虑区域航路网络的组成要素,设计了反映网络综合性能的优化目标和约束条件以形成优化模型。然后,建立基于节点移动、融合、分解的航路点布局策略,进而给出优化模型的求解步骤,并利用NSGA-Ⅲ算法完成模型求解。最后,对北京飞行情报区部分区域航路网络进行仿真分析,结果表明,使用NSGA-Ⅲ算法得出的区域航路网络具有良好的综合性能。最优网络在满足约束条件的同时,保证了运行费用和非直线系数基本不变,并使得飞行冲突系数减少了10.8%。可见,所提优化方法能有效提升区域航路网络的经济性、安全性和可行性,符合中国现行空域环境和管理体制。      

基于实例的飞机板金工艺知识库的构建

为了配合航空工业进一步技术更新,以信息化技术提升传统的飞机板金成形工艺,根据航空工业飞机生产、型号预研、板金成形工艺手册、工艺实验等大量信息数据,以Oracle数据库作为后台的支撑数据库,应用面向对象的Visual C+ +.NET作为前台开发工具,研究开发了一套基于实例的飞机板金工艺知识库系统,该系统建立了统一的工艺实例信息模型,以工艺实例作为基本信息单元,涵盖大量的成形工艺、工装模具等数据信息,具有知识维护、知识匹配和知识修正等功能.本文还对该系统的体系结构、实现方法及关键技术进行了分析.      

基于知识模型的产品设计方案失效风险评估

考虑失效模式间的关联性,提出了一种基于知识模型的机械产品设计方案失效风险评估与优选方法.该方法使用数据聚类法鉴别失效模式的主要关联关系,给出了失效模式关联系数的计算方法,实现了对失效模式关联知识的有效获取;并在产品"功能—失效模式—失效风险"知识表示的基础上,通过二维"屋顶"形三角阵和三维立方阵实现了对失效模式关联系数的表达,建立了产品"功能—失效模式—失效风险—模式关联"知识模型.在知识模型的支持下,研究了加权线性合成的关联失效模式严重度评估方法,给出了失效模式和产品功能的风险优先数计算方法,实现了基于知识的机械产品设计方案失效风险评估过程与优选.最后,通过实例说明了上述方法的有效性.      

基于网络流仿真的潜通路分析方法

针对线索表法在分析潜通路问题过程中约束条件过多的问题,在人工神经网络分析法的基础上应用网络流仿真进行潜通路分析.根据电路元件的电气特性以及人工神经网络的特点,建立了元件的定性仿真模型,确定电路网络的构成方式.通过网络流仿真模拟电流在电路系统中的扩散过程,预测电路中负载的响应.通过对比电路网络中负载的设计响应以及通过分析预测得到的负载响应,就可以判断出电路网络是否存在潜通路问题,并且找到发生潜通路问题的原因.该方法可以正确预测电路网络中的负载响应,克服了线索表法的缺陷,减少对分析已知条件的要求以及人为因素对分析结果的影响.     

基于工艺失效知识的工艺改进方法及实现

工艺设计是一个不断改进与优化的过程,而反面工艺知识即工艺失效知识,对工艺改进与优化往往十分有效.提出了一种基于工艺失效知识的改进方法,包括8个步骤:确定潜在失效模式,分析潜在失效原因,计算风险优先数N,提出改进措施,计算改进后的风险优先数N’,权衡改进措施,采纳改进措施和存储工艺改进数据.在基于Web的工艺失效知识库管理系统——工艺FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)的基础上,通过建立工艺失效知识与产品和工艺信息的关联,实现工艺FMEA系统与CAPP(Computer Aided Process Planning)系统的信息集成和过程集成,从而达到工艺改进的目的.给出某飞机结构件(主梁)利用工艺失效知识进行工艺改进的验证实例,为在工艺设计阶段主动预防地改进工艺方案提供了一种有效手段.      

基于贝叶斯网络的航空灾害成因机理探析

为了预防和矫正航空事故诱发因素的萌生与发展,改善民航安全管理的科学性和可靠性,进一步降低事故率,减少航空灾害造成的损失.针对航空灾害的形成特点,探讨致灾因素的相互作用是成因机理分析的关键.基于贝叶斯网络模型,综合运用诊断推理和支持推理形式,分析致灾因素的因果关系,揭示了人、机、环境与管理因素相互作用的内在规律.通过高斯贝叶斯网络在典型案例致灾成因机理分析中的应用,挖掘隐含的内部因素对系统的影响程度,发现了隐含因素从不确定性状态向确定性状态的演变过程,以及表层因素与隐含因素的关系.