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AUV不确定环境的本体建模与检测

作　者: 郭忠秋
导　师: 张汝波
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 本体 AUV不确定环境 不确定事件检测 SWRL规则 重规划触发
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


智能水下机器人（Autonomous Underwater Vehicles，AUV）在充满不确定性的环境中执行各种使命和任务时，往往对环境有不同的理解，使得知识的共享和重用非常困难，导致在不确定环境中执行任务的难度大大增加。由于传感器本身的限制和外界环境的影响，AUV常常不能保证传感器会获得可靠的数据信息，从而使得获取的环境信息存在不确定性。当AUV在执行各项任务时，很可能会遇到突发事件的影响，例如电池等能源缺失、障碍物干扰和任务改变等，使得任务和AUV系统具有一定的不确定性。如何有效解决上述各种问题具有极其重要的研究价值和实际意义。因此，本文主要对AUV不确定环境的本体建模、事件检测以及重规划触发进行了研究，主要内容如下：首先，本文介绍了本体相关理论知识，并详细描述了基于“七步法”的AUV不确定事件本体模型构建过程，同时分别介绍了基于Racer和SWRL规则的本体推理方法。为AUV不确定环境领域知识的共享和重用提供了良好支持。其次，在本体模型的基础上对AUV不确定事件检测方法与过程进行了深入的研究。描述了AUV不确定事件的具体设计，详细分析了不确定事件检测的实现过程，并给出了两个完整的不确定事件检测实例的具体分析，同时列出了不确定事件检测的一些规则的设计及其解释。不确定事件检测为AUV精确地完成任务提供了技术基础。然后，基于不确定事件检测结论研究了AUV重规划触发模块。分别介绍了重规划触发过程、触发机制、触发条件、重规划触发层次的算法以及重规划触发的规则设计，为AUV高效地完成任务提供了一定的支持。最后，讨论了仿真实验环境和背景以及实验任务和目标，对本文前面的技术方法的有效性进行了验证，同时对仿真实验过程和结果进行了分析。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 选题背景  10-11
  1.2 国内外相关研究现状与进展  11-14
  1.3 论文的主要内容与组织结构  14-16
第2章 AUV 不确定事件本体模型的构建  16-33
  2.1 本体相关理论介绍  16-17
    2.1.1 本体的定义  16
    2.1.2 本体的建模元语  16-17
    2.1.3 本体描述语言  17
  2.2 本体的构建准则与方法  17-18
    2.2.1 本体的构建准则  17-18
    2.2.2 本体的构建方法  18
  2.3 AUV 不确定事件本体的描述  18-28
    2.3.1 本体构建的目标  18-19
    2.3.2 本领域已有本体的复用  19
    2.3.3 本体中的重要概念术语  19-21
    2.3.4 概念术语之间层次关系的定义  21-22
    2.3.5 概念间的关系及相关属性的设置  22-26
    2.3.6 领域本体的概念结构建立  26-27
    2.3.7 本体编辑  27-28
  2.4 本体的推理方法研究  28-32
    2.4.1 基于 Racer 的本体推理研究  29-30
    2.4.2 基于 SWRL 的本体推理研究  30-32
  2.5 本章小结  32-33
第3章 AUV 不确定事件检测  33-49
  3.1 AUV 不确定事件设计  33-35
  3.2 不确定事件检测描述与过程分析  35-41
    3.2.1 不确定事件检测的事件实例生成  36-38
    3.2.2 不确定事件本体的概率扩展  38-39
    3.2.3 不确定事件检测的结果处理  39-41
  3.3 不确定事件检测过程实例分析  41-46
    3.3.1 航线偏差事件实例  41-44
    3.3.2 障碍物干扰事件实例  44-46
  3.4 不确定事件检测规则设计  46-48
  3.5 本章小结  48-49
第4章 AUV 重规划触发模块研究  49-59
  4.1 重规划触发过程介绍  49-50
  4.2 重规划触发机制分析  50-52
    4.2.1 三种重规划模块介绍  50
    4.2.2 基于安全生存考虑的重规划触发机制  50-51
    4.2.3 基于资源节省考虑的重规划触发机制  51
    4.2.4 基于安全生存和资源节省考虑的重规划触发机制  51-52
  4.3 重规划触发层次的研究  52-56
  4.4 重规划触发的规则设计  56-58
  4.5 本章小结  58-59
第5章 仿真实验及结果分析  59-68
  5.1 实验环境与背景  59-60
  5.2 实验目标与任务  60
  5.3 实验过程及结果分析  60-67
    5.3.1 未加入不确定事件的情况  60-62
    5.3.2 加入不确定事件的情况  62-67
  5.4 本章小结  67-68
结论  68-70
参考文献  70-75
致谢  75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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