基于本体知识的计算机辅助卫星概念设计研究

论文摘要

卫星总体概念设计是卫星系统研制的顶层设计,在整个卫星产品研制中起着主导性和决策性的作用,为提高概念设计的自动化程度,改善卫星设计质量和效率,本文将计算机辅助概念设计技术引入卫星设计领域,研究基于知识工程(KBE: Knowledge Based Engineering)的卫星总体概念智能设计技术,重点解决卫星设计知识提取、知识的本体表示法以及软件系统实现等相关问题。专家经验知识在卫星设计中起着举足轻重的作用,为提取专家经验等隐性知识,提出了基于概念图的隐性知识提取方法,采用附加表格说明的方式弥补传统概念图在复杂知识表示中的不足,并采用该方法建立了部分卫星总体设计知识概念图。由于概念图与知识本体在表示结构上的相似性,为后续知识本体的构建奠定基础。提出了基于概念图的本体构建方法,实现了设计知识概念图到OWL(Web Ontology Language)本体知识模型的转化,并在已建立的卫星设计知识概念图基础上,构建了卫星总体设计知识本体库,建立了卫星概念设计的SWRL(Semantic Web Rule Language)规则。最后,设计了基于protégé和Jess的计算机辅助卫星概念设计系统(CASCD: Computer Aided Satellite Conceptual Design)体系结构,采用protégé软件建立了卫星设计本体知识库,利用SWRL插件中完成了SWRL推理规则编写,开发了计算机辅助卫星概念设计的原型系统,并以风云二号卫星等为对象验证了系统的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和研究的目的和意义
• 1.2 卫星总体概念设计的研究现状
• 1.3 基于KBE 的产品概念设计研究现状
• 1.4 知识表示
• 1.5 知识推理
• 1.5.1 知识推理方法
• 1.5.2 知识推理方向
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第2章 基于概念图的卫星设计知识提取
• 2.1 引言
• 2.2 概念图简介
• 2.3 基于概念图的知识提取的特点
• 2.4 基于概念图的知识提取方法步骤
• 2.5 基于概念图的卫星设计知识提取
• 2.5.1 卫星姿态控制分系统设计知识的概念图表示
• 2.5.2 卫星电源分系统设计知识的概念图表示
• 2.5.3 卫星总体布局设计知识的概念图表示
• 2.5.4 卫星结构与外形设计知识的概念图表示
• 2.5.5 卫星总体设计知识的概念图表示
• 2.6 小结
• 第3章 卫星设计知识本体的构建
• 3.1 引言
• 3.2 本体及其描述
• 3.3 基于OWL 的本体知识模型
• 3.3.1 个体
• 3.3.2 类
• 3.3.3 属性
• 3.4 基于概念图的本体构建的方法步骤
• 3.5 卫星总体概念设计知识本体的设计与构建
• 3.5.1 确定本体的领域、用途和范围
• 3.5.2 考虑重用已有的本体
• 3.5.3 卫星总体概念设计领域知识概念图
• 3.5.4 基于概念图的类及类层级结构定义
• 3.5.5 基于概念图的类属性及其特性
• 3.5.6 限制定义
• 3.5.7 基于概念图和表格的个体实例创建
• 3.6 小结
• 第4章 CASCD 原型系统的实现及应用举例
• 4.1 引言
• 4.2 原型系统的总体框架
• 4.3 基于本体的规则推理
• 4.3.1 SWRL 规则简介
• 4.3.2 SWRL 规则的软件实现
• 4.3.3 SWRL 规则推理引擎的选用
• 4.3.4 卫星总体概念设计的SWRL 规则编写
• 4.4 原型系统的具体实现
• 4.5 设计举例
• 4.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢