[發明專利]一種面向知識推理的船舶行為形式化表達方法及系統

在審

• 申請號: 202210073519.7
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114443978A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 張帆;鐘書彬;文元橋;黃亞敏;朱曼;周春輝
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F16/9537
• 分類號: G06F16/9537;G06F16/28;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

1.一種面向知識推理的船舶行為形式化表達方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、分析船舶實體及其行為的基本特征，將船舶抽象表達成船舶對象對船舶進行具體描述，對船舶對象建模形成船舶對象概念模型：ShipObject＝{Attribute，Relation，Space_Time}，即船舶對象包含屬性要素、關系要素及時空要素；

步驟2、運用資源描述框架方法和集合理論的方法對船舶的屬性要素、關系要素及時空要素進行抽象表達；

步驟3、將船舶屬性要素、關系要素在時空要素的動態變化抽象表達成船舶行為，并根據要素變化類型將船舶行為分類成船舶屬性行為及船舶關系行為，運用函數映射和集合描述方法對船舶行為進行字符化、公式化表達；即ShipBehavior＝{Attribute(t)，Relation(t)}，其中，t∈[t_i-1，t_i]，i≥1；t表示時間，i表示時間節點；

步驟4、對所述船舶行為形式化表達方法，運用于計算機對船舶行為進行識別和理解，實現對船舶行為知識進行推理。

2.根據權利要求1所述的面向知識推理的船舶行為形式化表達方法，其特征在于，所述步驟一中的方法具體包括：

利用java計算機語言面向對象編程的思想，將船舶實體抽象成一個對象，而在水上交通場景中，每個船舶對象具有相應的屬性、時空性和與其他對象的關系，將船舶抽象成一個概念模型：

ShipObject＝{Attribute，Relation，Space_Time}

即船舶對象包含屬性要素Attribute、關系要素Relation及時空要素Space_Time。

3.根據權利要求2所述的面向知識推理的船舶行為形式化表達方法，其特征在于，所述步驟二中的方法具體包括：

屬性要素，用于為船舶對象及其行為和事件提供描述數據，將屬性要素分為參數屬性和功能屬性；其中，參數屬性是對描述船舶對象的屬性信息進行描述，用于進一步的分析與計算；參數屬性又分為固有屬性和動態屬性，固有屬性是對船舶固有的信息進行描述，包括船名、船舶類型、船舶尺寸信息；動態屬性是對船舶對象隨船舶行為或事件變化的屬性信息，包括船舶的位置、航向、航速、船舶吃水信息；功能屬性是對船舶對象功能信息的描述，包括船舶的操縱能力、船舶對障礙物的探測和避讓能力；

關系要素，用于對船舶對象間的關聯關系進行描述，船舶對象間的關系要素會隨著船舶對象的屬性特征、場景、觀測維度的變化而變化，船舶對象間的關系要素包括空間關系、時間關系和語義關系；

時空要素，用于描述船舶與船舶、船舶與環境、環境和環境之間的拓撲關系，采用區域鏈接演算模型進行描述，包括相離、內含、相交、重合、內切和外切。

4.根據權利要求3所述的面向知識推理的船舶行為形式化表達方法，其特征在于，所述步驟二中的方法具體包括：

空間關系，用于描述兩船舶對象之間的距離，包括定量描述和定性描述；定量描述是指兩船舶對象之間的歐式距離，定性描述船舶對象之間的距離：

其中，(x_A，y_A)，(x_B，y_B)表示兩點坐標，D_t表示安全距離、D_n表示安全距離的閾值、D_i表示存在碰撞危險的距離閾值、D_m表示存在緊迫局面的距離閾值；

時間關系，用于對船舶的行為和事件在時間維度上的描述，根據時間維度的不同，將時間關系分為時間點和時間段；其中時間點描述的是某一個瞬間或時刻，包括船舶執行向左轉向的時刻、兩船發生碰撞的時刻；時間段則是描述的一個時間范圍，包括船舶在錨地錨泊的時間，船舶穿越狹水道的時間；

語義關系，用于描述概念與概念、概念與實例、實例與實例之間的關系。