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基于本体知识的计算机辅助卫星概念设计研究

作　者: 刘峰华
导　师: 张世杰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 卫星计算机辅助概念设计本体概念图 protégé
分类号: V423.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-17
  1.1 课题背景和研究的目的和意义  8
  1.2 卫星总体概念设计的研究现状  8-9
  1.3 基于KBE 的产品概念设计研究现状  9-10
  1.4 知识表示  10-12
  1.5 知识推理  12-15
    1.5.1 知识推理方法  12-14
    1.5.2 知识推理方向  14-15
  1.6 本文的主要研究内容  15-17
第2章基于概念图的卫星设计知识提取  17-33
  2.1 引言  17
  2.2 概念图简介  17-18
  2.3 基于概念图的知识提取的特点  18-20
  2.4 基于概念图的知识提取方法步骤  20-21
  2.5 基于概念图的卫星设计知识提取  21-32
    2.5.1 卫星姿态控制分系统设计知识的概念图表示  22-26
    2.5.2 卫星电源分系统设计知识的概念图表示  26-28
    2.5.3 卫星总体布局设计知识的概念图表示  28
    2.5.4 卫星结构与外形设计知识的概念图表示  28-29
    2.5.5 卫星总体设计知识的概念图表示  29-32
  2.6 小结  32-33
第3章卫星设计知识本体的构建  33-50
  3.1 引言  33
  3.2 本体及其描述  33
  3.3 基于OWL 的本体知识模型  33-37
    3.3.1 个体  33-34
    3.3.2 类  34-35
    3.3.3 属性  35-37
  3.4 基于概念图的本体构建的方法步骤  37-39
  3.5 卫星总体概念设计知识本体的设计与构建  39-49
    3.5.1 确定本体的领域、用途和范围  39
    3.5.2 考虑重用已有的本体  39
    3.5.3 卫星总体概念设计领域知识概念图  39-40
    3.5.4 基于概念图的类及类层级结构定义  40-41
    3.5.5 基于概念图的类属性及其特性  41-45
    3.5.6 限制定义  45-47
    3.5.7 基于概念图和表格的个体实例创建  47-49
  3.6 小结  49-50
第4章 CASCD 原型系统的实现及应用举例  50-58
  4.1 引言  50
  4.2 原型系统的总体框架  50-51
  4.3 基于本体的规则推理  51-52
    4.3.1 SWRL 规则简介  51
    4.3.2 SWRL 规则的软件实现  51
    4.3.3 SWRL 规则推理引擎的选用  51-52
    4.3.4 卫星总体概念设计的SWRL 规则编写  52
  4.4 原型系统的具体实现  52-53
  4.5 设计举例  53-57
  4.6 小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-62
攻读学位期间发表的学术论文  62-64
致谢  64

基于本体知识的计算机辅助卫星概念设计研究

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