CN108491582A - 一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法和系统，其中，所述方法包括：采用七元数组对卫星设计流程中的设计活动进行描述；对七元数组进行解析，得到设计活动所使用的设计标准和设计规范、设计输入和设计活动关键词；根据设计活动所使用的设计标准和设计规范，检索设计标准库，建立相关设计标准与设计活动的关联关系；根据设计输入，确定设计活动的设计文件，建立已输出的设计文件与设计活动的关联关系；根据设计活动关键词，基于领域本体从多个信息系统的数据库中检索得到设计知识，形成参考知识集，并建立参考知识集与设计活动的关联关系。通过本发明实现了通信卫星研制知识的全面受控，支撑了卫星创新研制过程。

Description

一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法和系统

技术领域

本发明属于卫星研发技术领域，尤其涉及一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法和系统。

背景技术

当前卫星研发知识零散无序，缺乏面向重用的组织机制，导致知识难以共享，难以支撑创新研制等问题。可见，如何结合卫星研制特点，对存量的知识进行认真整理和体系化，对多专业领域内的各种资源数据、专家经验等知识进行组织和关联，构建覆盖和支持卫星研制全过程的知识体系，实现多类型知识库中知识与研制流程间的关联，从而实现通信卫星研制知识的全面受控，支撑卫星创新研制过程是本领域技术人员亟需解决的问题之一。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法和系统，以实现通信卫星研制知识的全面受控，支撑卫星创新研制过程。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法，包括：

根据卫星设计流程，采用七元数组对卫星设计流程中的设计活动进行描述；

对所述七元数组进行解析，得到设计活动所使用的设计标准和设计规范、设计输入和设计活动关键词；

根据所述设计活动所使用的设计标准和设计规范，检索设计标准库，建立相关设计标准与设计活动的关联关系；

根据所述设计输入，确定设计活动的设计文件，建立已输出的设计文件与设计活动的关联关系；

根据所述设计活动关键词，基于领域本体从多个信息系统的数据库中检索得到设计知识，形成参考知识集，并建立参考知识集与设计活动的关联关系。

在上述基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法中，所述七元数组，包括：

第一数组，用于指示设计活动编码；

第二数组，用于指示设计活动名称；

第三数组，用于指示设计活动总体描述；

第四数组，用于指示设计活动涉及的领域；

第五数组，用于指示设计活动所使用的设计标准和设计规范；

第六数组，用于指示设计输入；

第七数组，用于指示设计活动关键词。

在上述基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法中，所述根据所述设计活动所使用的设计标准和设计规范，检索设计标准库，建立相关设计标准与设计活动的关联关系，包括：

根据所述设计活动所使用的设计标准和设计规范，依据关键词检索，从企业标准规范库中检索得到所述相关设计标准，并构建所述相关设计标准与设计活动的映射关系。

在上述基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法中，所述根据所述设计输入，确定设计活动的设计文件，建立已输出的设计文件与设计活动的关联关系，包括：

从标准文件体系结构中，筛选得到包含所述设计输入的设计文件名称；

根据筛选得到的包含所述设计输入的设计文件名称，依据关键词检索，从AVDIM中检索得到相匹配的设计文件；

建立已输出的设计文件与设计活动的关联关系。

在上述基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法中，所述标准文件体系结构，用于描述每份设计文件中的主要设计内容。

在上述基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法中，所述根据所述设计活动关键词，基于领域本体从多个信息系统的数据库中检索得到设计知识，形成参考知识集，并建立参考知识集与设计活动的关联关系，包括：

根据领域本体，对所述设计活动关键词进行词集扩展，得到扩展后的关键词集；

根据扩展后的关键词集，从多个信息系统的数据库中检索得到相匹配设计知识，形成参考知识集；

建立参考知识集与设计活动的关联关系。

相应的，本发明还公开了一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联系统，包括：

描述模块，用于根据卫星设计流程，采用七元数组对卫星设计流程中的设计活动进行描述；

解析模块，用于对所述七元数组进行解析，得到设计活动所使用的设计标准和设计规范、设计输入和设计活动关键词；

关联模块，用于根据所述设计活动所使用的设计标准和设计规范，检索设计标准库，建立相关设计标准与设计活动的关联关系；以及，根据所述设计输入，确定设计活动的设计文件，建立已输出的设计文件与设计活动的关联关系；以及，根据所述设计活动关键词，基于领域本体从多个信息系统的数据库中检索得到设计知识，形成参考知识集，并建立参考知识集与设计活动的关联关系。

本发明具有以下优点：

(1)本发明基于领域本体提高知识检索的查准率和查全率，建立卫星设计知识与卫星设计活动的关联关系，以设计活动为应用场景对设计知识进行组织，为设计者提供便捷的知识服务，提高知识使用的效率。

(2)本发明定义了领域、知识、流程、子流程的结构化描述形式，通过基于领域本体的词集相似度计算实现了设计知识与设计活动的匹配，可以建立标准规范类，设计输入类，设计参考类三类设计知识与设计活动的关联关系，为设计者进行设计动作提供知识支撑，极大地提高了设计知识的使用效率和设计质量。

附图说明

图1是本发明实施例中一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例中一种业务流程建模界面示意图；

图3是本发明实施例中一种流程属性输入界面示意图；

图4是本发明实施例中一种子流程建模界面示意图；

图5是本发明实施例中一种子流程属性输入界面示意图；

图6是本发明实施例中一种流程相关标准推送界面示意图；

图7是本发明实施例中一种流程输入推送界面示意图；

图8是本发明实施例中一种流程参考知识推送界面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。

本发明公开了一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联方案，构建设计活动工作流模型，并分别从知识类型、领域和流程三个维度描述设计知识，基于领域本体计算设计知识与设计活动的关联度，实现设计知识与设计活动的关联。本发明以卫星的设计流程为主线，以设计活动为应用场景对设计知识进行重组，建立面向设计任务的知识体系，为设计者高效重用设计知识提供依据，为设计知识的主动推送提供技术基础。

参照图1，示出了示出了本发明实施例中一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法的步骤流程图。在本实施例中，所述基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法，包括：

步骤101，根据卫星设计流程，采用七元数组对卫星设计流程中的设计活动进行描述。

在本实施例中，所述七元数组，具体可以包括：第一数组，用于指示设计活动编码；第二数组，用于指示设计活动名称；第三数组，用于指示设计活动总体描述；第四数组，用于指示设计活动涉及的领域；第五数组，用于指示设计活动所使用的设计标准和设计规范；第六数组，用于指示设计输入；第七数组，用于指示设计活动关键词。

例如，以P＝(PNO，PN，PD，PDN，PS，PI，PSW)作为七元数组对卫星设计流程中的设计活动进行描述，则有：

PNO表示设计活动编码；PN表示设计活动名称；PD表示对设计活动的总体描述，涉及的工作与需要达到的目标；PDN表示设计活动涉及的领域，为知识的匹配提供支撑；PS表示设计活动要用到的设计标准，设计规范等标准类的知识；PI表示完成设计活动所必须的设计输入，如设计要求等；PSW表示设计活动关键词，为知识的匹配和相似度计算提供基础。

步骤102，对所述七元数组进行解析，得到设计活动所使用的设计标准和设计规范、设计输入和设计活动关键词。

在本实施例中，如前所述，对七元数组中的第五数组、第六数组和第七数组中的信息进行解析，可以得到所述设计活动所使用的设计标准和设计规范、设计输入和设计活动关键词。

步骤103，根据所述设计活动所使用的设计标准和设计规范，检索设计标准库，建立相关设计标准与设计活动的关联关系。

在本实施例中，可以根据所述设计活动所使用的设计标准和设计规范，依据关键词检索，从企业标准规范库中检索得到所述相关设计标准，并构建所述相关设计标准与设计活动的映射关系。

步骤104，根据所述设计输入，确定设计活动的设计文件，建立已输出的设计文件与设计活动的关联关系。

在本实施例中，可以从标准文件体系结构中，筛选得到包含所述设计输入的设计文件名称；根据筛选得到的包含所述设计输入的设计文件名称，依据关键词检索，从AVDIM(企业协同研制管理系统)中检索得到相匹配的设计文件；建立已输出的设计文件与设计活动的关联关系。

优选的，所述标准文件体系结构，用于描述每份设计文件中的主要设计内容。

步骤105，根据所述设计活动关键词，基于领域本体从多个信息系统的数据库中检索得到设计知识，形成参考知识集，并建立参考知识集与设计活动的关联关系。

在本实施例中，可以根据领域本体，对所述设计活动关键词进行词集扩展，得到扩展后的关键词集；根据扩展后的关键词集，从多个信息系统的数据库中检索得到相匹配设计知识，形成参考知识集；建立参考知识集与设计活动的关联关系。

在本发明的一优选实施例中，根据第七数组所确定的设计活动关键词其实是一个描述设计活动的关键词集，如前所述，所述根据领域本体，对所述设计活动关键词进行词集扩展，也即，计算领域本体中相邻术语与PSW关键词集中术语的概念相似度，当概念相似度大于某一阀值时，即将该术语添加到关键词集中，进而得到扩展后的关键词集。

优选的，本发明中使用的(卫星)领域本体表述方法，以及概念相似度计算方法可以如下：

卫星领域本体可以用一个五元组来表示，如O＝(C，H，A，I，R)。其中，C表示航天科技领域本体概念的有限集，C＝{c₁，c₂，c₃，c₄，···c_n}，n为概念的个数；H表示通信卫星领域本体的概念层次，是概念集C的父子类关系集合；A表示通信卫星领域本体概念属性集，包含A＝{a₁，a₂，a₃，a₄，···c_m}，m为属性的个数；I表示航天科技领域本体概念实例集，I＝{i₁，i₂，i₃，i₄，···i_k}，k为实例的个数；R表示航天科技领域本体关系。其中，本体关系包括同义关系，属分关系，相关关系，属性关系等。

在本实施例中，主要用到了卫星领域本体概念间关系，因此需要对概念间关系进行推理规则定义。对概念关系推理规则定义，主要有三方面：概念属分关系传递性规则、概念属性继承性规则和同义相似性规则。

(1)概念属分关系传递性规则。如果Ⅰ属于Ⅱ，Ⅱ属于Ⅲ，则Ⅰ也属于Ⅲ。

(2)概念属性继承性规则。如果Ⅰ属于Ⅱ，并且Ⅱ拥有Ⅲ的属性，则Ⅰ也拥有Ⅲ的属性。

(3)同义相似性规则。如果Ⅰ、Ⅱ是同义关系，则其相似度为1。

由于建立的卫星领域本体层次清晰，分类全，领域覆盖面广，关系相对简单，其中以属分关系为主，因此本体概念语义相似度计算可以采用基于语义距离的方法。在一个本体中，两个概念间的相似度可以用概念节点之间的语义距离来计算。如果两个概念节点之间的语义距离越近，说明两个概念之间的相似度越高；反之亦然。

设A与B为领域本体中的两个概念节点，则这两个概念节点间最短的加权路后距离为语义距离，可表述为其中，n*表示最短路径的边数，i*表示连接两概念节点间最短路後第i*条边，d_i*表示最短路径第i*条边的长度，w_i*表示最短路径第i*条边所占的权重。如果两个概念间不存在路径则它们的相似度为0。基于语义距离的相似度计算方法高效简单，为了计算方便，减轻系统的负载，这里釆用最简单的计算方法，定义每条边所占的权重为1，每条边的长度有关系类型决定。

相似度计算的算法采用基于语义距离的经典算法(WordNet的WP算法)，该经典算法在所建本体中具有良好的计算效果，因此相似度计算方法为：

利用扩展后的关键词集，从多个信息系统的数据库中检索匹配的设计知识，形成参考知识集。

在本实施例中，采用文本相似度的计算方法实现设计活动与设计参考知识的相似度计算。依据本发明提出的设计活动描述方法，可以发现设计活动的描述已经具有很好的结构化，其中的关键词描述是对设计活动的特征描述。另一方面，设计知识主要是文档和模型，对于文档由于其是非结构化的，需要将其转化为结构化的模型后再进行相似度计算，本文将文档类知识的关键词集作为文档特征。对于模型类的知识由于没有关键词信息，则可以从其文件名和文件属性信息中提取出关键词用于构建特征集。其中，基于文本的相似度计算方法可以如下：

关键词集为E＝{e₁，e₂，e₃，…e_n}，知识的关键词集为F＝{f₁，f₂，f₃，…f_m}。通过概念相似度计算方法计算两个关键词集中关键词的相似度，得到概念相似度矩阵。文本相似度计算公式如下；

在本实施例中，当相似度计算结果大于某一阀值时，认为该设计知识与设计活动是相关的，建立其之间的关联关系。

基于上述实施例，下面以某支架设计为例进行说明。

为实现业务活动与设计知识的关联，首先建立业务流程的工作流模型。业务流程建模界面如图2所示。本发明通过一个图形化的建模工具，单击“开始”图标后弹出如图3所示的流程描绘输入界面，输入流程的名称、描述、相关标准、相关领域、流程输入、关键词信息。单击“子流程”图标后弹出如图4和图5所示的子流程描述输入界面。

在业务流程建模完成之后，依据业务流程顺序设计知识匹配并建立匹配结果与设计活动的关联，单击“需求/接口分析”子流程后，在模型对话框下即显示推送知识的列表。针对“需求/接口分析”子流程的知识推送可以分为三类：相关标准、流程输入、参考知识。分别如图6、图7、图8所示。

综上所述，本发明定义了领域、知识、流程、子流程的结构化描述形式，通过基于领域本体的词集相似度计算实现了设计知识与设计活动的匹配，可以建立标准规范类，设计输入类，设计参考类三类设计知识与设计活动的关联关系，为设计者进行设计动作提供知识支撑，极大地提高了设计知识的使用效率和设计质量。

在上述实施例的基础上，本发明还公开了一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联系统，包括：描述模块，用于根据卫星设计流程，采用七元数组对卫星设计流程中的设计活动进行描述；解析模块，用于对所述七元数组进行解析，得到设计活动所使用的设计标准和设计规范、设计输入和设计活动关键词；关联模块，用于根据所述设计活动所使用的设计标准和设计规范，检索设计标准库，建立相关设计标准与设计活动的关联关系；以及，根据所述设计输入，确定设计活动的设计文件，建立已输出的设计文件与设计活动的关联关系；以及，根据所述设计活动关键词，基于领域本体从多个信息系统的数据库中检索得到设计知识，形成参考知识集，并建立参考知识集与设计活动的关联关系。

对于系统实施例而言，由于其与方法实施例相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例部分的说明即可。

本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法，其特征在于，包括：

根据卫星设计流程，采用七元数组对卫星设计流程中的设计活动进行描述；

对所述七元数组进行解析，得到设计活动所使用的设计标准和设计规范、设计输入和设计活动关键词；

根据所述设计活动所使用的设计标准和设计规范，检索设计标准库，建立相关设计标准与设计活动的关联关系；

根据所述设计输入，确定设计活动的设计文件，建立已输出的设计文件与设计活动的关联关系；

根据所述设计活动关键词，基于领域本体从多个信息系统的数据库中检索得到设计知识，形成参考知识集，并建立参考知识集与设计活动的关联关系。

2.根据权利要求1所述的基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法，其特征在于，所述七元数组，包括：

第一数组，用于指示设计活动编码；

第二数组，用于指示设计活动名称；

第三数组，用于指示设计活动总体描述；

第四数组，用于指示设计活动涉及的领域；

第五数组，用于指示设计活动所使用的设计标准和设计规范；

第六数组，用于指示设计输入；

第七数组，用于指示设计活动关键词。

3.根据权利要求1所述的基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法，其特征在于，所述根据所述设计活动所使用的设计标准和设计规范，检索设计标准库，建立相关设计标准与设计活动的关联关系，包括：

根据所述设计活动所使用的设计标准和设计规范，依据关键词检索，从企业标准规范库中检索得到所述相关设计标准，并构建所述相关设计标准与设计活动的映射关系。

4.根据权利要求1所述的基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法，其特征在于，所述根据所述设计输入，确定设计活动的设计文件，建立已输出的设计文件与设计活动的关联关系，包括：

从标准文件体系结构中，筛选得到包含所述设计输入的设计文件名称；

根据筛选得到的包含所述设计输入的设计文件名称，依据关键词检索，从AVDIM中检索得到相匹配的设计文件；

建立已输出的设计文件与设计活动的关联关系。

5.根据权利要求4所述的基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法，其特征在于，所述标准文件体系结构，用于描述每份设计文件中的主要设计内容。

6.根据权利要求1所述的基于设计流程的卫星设计知识本体关联方法，其特征在于，所述根据所述设计活动关键词，基于领域本体从多个信息系统的数据库中检索得到设计知识，形成参考知识集，并建立参考知识集与设计活动的关联关系，包括：

根据领域本体，对所述设计活动关键词进行词集扩展，得到扩展后的关键词集；

根据扩展后的关键词集，从多个信息系统的数据库中检索得到相匹配设计知识，形成参考知识集；

建立参考知识集与设计活动的关联关系。

7.一种基于设计流程的卫星设计知识本体关联系统，其特征在于，包括：

描述模块，用于根据卫星设计流程，采用七元数组对卫星设计流程中的设计活动进行描述；

解析模块，用于对所述七元数组进行解析，得到设计活动所使用的设计标准和设计规范、设计输入和设计活动关键词；

关联模块，用于根据所述设计活动所使用的设计标准和设计规范，检索设计标准库，建立相关设计标准与设计活动的关联关系；以及，根据所述设计输入，确定设计活动的设计文件，建立已输出的设计文件与设计活动的关联关系；以及，根据所述设计活动关键词，基于领域本体从多个信息系统的数据库中检索得到设计知识，形成参考知识集，并建立参考知识集与设计活动的关联关系。