CN116861676A - 基于图谱架构的仿真集成系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于图谱架构的仿真集成系统及方法，通过将参与仿真的实体使用知识图谱的方式进行表示，生成代表仿真场景以及其中实体当前状态的态势子图。基于知识图谱结构构建的态势子图，可以容纳不同粒度的实体。在统一时间戳授时后，根据仿真任务需求，参与仿真的相关实体则分别根据当前实体的属性进行仿真计算，并将计算结果同步更新至态势子图中。由于态势子图中各实体模型粒度不同，通过实体模型之间的关系，可以构建不同粒度的实体，并根据仿真任务需求对实体进行快速调整和生成，解决了当前仿真系统需要具备统一模型粒度、调整模型困难的问题。

Description

基于图谱架构的仿真集成系统及方法
技术领域
本发明涉及系统仿真领域，尤其是涉及一种基于图谱架构的仿真集成系统及方法。
背景技术
当前人员在进行训练时面临装备耗资巨大、人员组织调度的巨大困难。随着计算机系统以及现实仿真技术的发展，使用仿真系统进行训练显得尤为重要。目前仿真系统主要以LVC仿真技术框架作为仿真系统构建的基础，所有实体模型需要遵循统一接口，具备统一的模型粒度。如果需要调整模型粒度，整体仿真系统所有实体模型必须统一进行调整，针对不同业务仿真需求伸缩性差；其次，不同粒度的系统仿真时，现有仿真系统由于不同粒度模型接口不同，不能混用；再者，仿真系统对一个实体的建模包括物理模型、数据模型、计算模型等，这些模型互相绑定耦合，不利于针对需求对模型进行快速调整和构建。
发明内容
本发明要解决的技术问题是怎样解决现有技术的缺陷，提出了一种基于图谱架构的仿真集成系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于图谱架构的仿真集成系统，包括基础知识图谱、输入模块、态势子图、时空统一模块、计算模块；
所述基础知识图谱，为面向所需仿真的领域内的通用性知识图谱；
所述输入模块：用于获取仿真任务需求；
所述态势子图：用于根据仿真任务需求中参与的装备及载荷，从基础知识图谱中提取与装备与载荷相关的子图，根据仿真任务需求对子图中的节点进行实例化形成实体，赋予各实体属性，并根据子图中的连接关系为各实体构建具体的交互关系；
所述态势子图：用于根据仿真任务需求从基础知识图谱中提取需要的子图，根据仿真任务需求对子图中的节点进行实例化形成实体，并根据子图中的连接关系为各实体构建具体的交互关系；
所述时空统一模块：用于为态势子图中的各实体统一时间戳授时；
所述计算模块：在态势子图的各实体中分别拥有计算模型，根据仿真任务需求将具有任务关联关系的实体对，分别使用实体相对应的计算模型计算仿真任务并将计算结果作为仿真结果进行显示。
进一步地，所述计算模块根据仿真任务需求将具有任务关联的实体对分别计算出的结果保存在态势子图相应的实体上，并对态势子图相应的实体结果进行更新。
进一步地，所述计算模块在对任一仿真时刻点进行计算时，提取态势子图中当前时刻的实体数据进行计算。
本发明还提供了一种基于图谱架构的仿真集成方法，包括以下步骤：
步骤1：根据仿真的领域，构建通用性的基础知识图谱；
步骤2：获取仿真任务需求；
步骤3：根据仿真任务需求中参与的装备及载荷，从基础知识图谱中，提取与装备及载荷相对应的知识图谱子图；
步骤4：对所述知识图谱子图中的节点依据装备及载荷进行实例化，形成实体，并赋予各实体属性，依据知识图谱子图中的节点间的关系，为装备实体以及载荷实体构建连接关系，形成仿真任务需求中的态势子图；
步骤5：为态势子图中的各实体统一时间戳授时，仿真任务开始时，与任务相关的各实体依据其自身的计算模型及此时的实体属性分别计算各实体的仿真状态，并输出仿真结果。
进一步地，步骤5中，各计算模型将计算结果保存在相应的实体上，并对态势子图相应的实体结果进行更新。
进一步地，在为态势子图中的各实体统一时间戳授时，也可以根据推演任务需要，使用加速比，加速推演任务进度。
进一步地，在计算模型对任一仿真时刻点进行仿真计算时，提取态势子图中当前时刻的实体数据进行计算。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的一种基于图谱架构的仿真集成系统及方法，通过将参与仿真的实体使用知识图谱的方式进行表示，生成代表仿真场景以及其中参与仿真任务的实体当前状态的态势子图。本发明使用基于知识图谱生成仿真推演结构构建的态势子图，可以根据仿真业务需求灵活构建可以容纳不同粒度的实体模型，通过实体模型之间的关系按需访问不同粒度的实体属性。在统一时间戳授时后，根据仿真任务需求，将参与仿真的相关实体则分别根据当前实体的属性进行仿真计算，并将计算结果同步更新至态势子图中。由于态势子图中各实体模型粒度不同，通过实体模型之间的关系，可以构建不同粒度的实体，并根据仿真任务需求对实体进行快速调整和生成，解决了当前仿真系统需要具备统一模型粒度、调整模型困难的问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明系统流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面给出本发明一种基于图谱架构的仿真集成系统的具体实施例，如图1所示，包括基础知识图谱、输入模块、态势子图、时空统一模块、计算模块；
所述基础知识图谱，为面向所需仿真的领域内的通用性知识图谱。
本实施例中的基础知识图谱，主要包含装备先验知识，为任务的态势子图子图生成提供知识基础。对于被仿真的装备平台，每个装备平台作为一个实体，如卫星平台，地面移动平台；对于装备平台上搭载的载荷，每个载荷作为一个实体，如卫星平台上的可见光相机；存在装备平台实体与载荷实体的关系，装备平台实体搭载载荷实体；存在装备平台实体，与其同类型实体的关系，装备平台实体搭载装备平台实体；存在载荷实体与载荷实体的关系，载荷实体依赖于载荷实体；存在载荷实体与装备平台的关系，载荷实体依赖于装备平台实体。
所述输入模块：用于获取仿真任务需求。
所述态势子图：用于根据仿真任务需求中参与的装备及载荷，从基础知识图谱中提取与装备与载荷相关的子图，根据仿真任务需求对子图中的节点进行实例化形成实体，赋予各实体属性，并根据子图中的连接关系为各实体构建具体的交互关系。基础知识图谱提供的是所需仿真的领域内的一些基础知识关系，为了快速构建用于仿真任务需要的知识图谱，只需要从基础知识图谱中提取一部分与仿真任务的装备与载荷相关的部分知识图谱进行实体实例化。用于根据仿真任务需求从基础知识图谱中提取需要的子图，基础知识图谱提供的是所需仿真的领域内的一些基础知识关系，但是态势图只需要从中提取一部分需要的知识和关系图，并根据仿真任务需求对子图中的节点进行实例化形成实体，并根据子图中的连接关系为各实体构建具体的交互关系。从基础知识图谱中，只提取出与仿真任务相关的部分知识图谱进行实例化。实例化后的态势子图，也就是面向推演场景的态势子图，主要包含参加推演场景的装备实体及载荷，根据推演想定的需求构建装备，并保存和更新实体信息。
对于构建的装备，每个装备作为一个实体；
对于装备实体，其主要属性包括装备类别、装备型号、装备名称、时间戳等；
对于被仿真的装备平台，每个装备平台作为一个实体；对于装备平台上搭载的载荷，每个载荷作为一个实体；
存在装备平台实体与装备实体的关系。，装备平台实体属于装备实体；存
存在载荷实体与装备实体的关系。存在装备平台实体与载荷实体的关系，装备平台实体搭载载荷实体；存在装备平台实体，与其同类型实体的关系，装备平台实体搭载装备平台实体；
存在载荷实体与载荷实体的关系，载荷实体依赖于载荷实体；存在载荷实体与装备平台的关系，载荷实体依赖于装备平台实体；
存在载荷实体与装备实体的关系。载荷实体交互于装备实体；表达为某装备上的某载荷可以与另一装备发生交互，如某可见光卫星载荷可以拍摄某地面目标。关系主要属性包括交互类型（打击、侦查等）、交互数值。
所述时空统一模块：用于为态势子图中的各实体统一时间戳授时。为了仿真需要，在态势子图中的各实体根据仿真任务进行计算时，需要有统一的时间节点，从而能够使各实体使用自身的计算模型进行计算时，有统一的时间基础，使仿真出的结果同步。当然，时空统一模块也可以设置设置推演任务的开始时间、结束时间以及加速比，在推演任务开始后，维护当前推演时间以及加速比并进行广播。
所述计算模块：在态势子图的各实体中分别拥有计算模型，根据仿真任务需求将具有任务关联关系的实体对，分别使用实体相对应的计算模型计算仿真任务并将计算结果作为仿真结果进行显示。
本实施例中，由于基于知识图谱结构构建的态势子图可以容纳不同粒度的实体，那么在统一时间戳授时后，根据仿真任务需求，参与仿真的相关实体则分别根据当前实体的属性进行仿真计算，并将计算结果同步更新至态势子图中。由于态势子图中各实体模型粒度不同，通过实体模型之间的关系，可以构建不同粒度的实体，并根据仿真任务需求对实体进行快速调整和生成，解决了当前仿真系统需要具备统一模型粒度、调整模型困难的问题。此外，由于计算模型独立，可以单独对某个实体的计算模型进行调整。
本实施例中，所述计算模块根据仿真任务需求将具有任务关联的实体对分别计算出的结果保存在态势子图相应的实体上，并对态势子图相应的实体结果进行更新。
本实施例中，所述计算模块在对任一仿真时刻点进行计算时，提取态势子图中当前时刻的实体数据进行计算。
本发明还提供了一种基于图谱架构的仿真集成方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤1：根据仿真的领域，构建通用性的基础知识图谱；本实施例中的基础知识图谱，主要包含装备先验知识，为任务的态势子图子图生成提供知识基础。
步骤2：获取仿真任务需求。
步骤3：根据仿真任务需求中参与的装备及载荷，从基础知识图谱中，提取与装备及载荷相对应的知识图谱子图。由于基础知识图谱比较大，只需提取出与仿真任务需求相关的子图即可。子图中可以得到与装备与载荷的依赖关系等，为实体实例化打下基础。
步骤4：对所述知识图谱子图中的节点依据装备及载荷进行实例化，形成实体，并赋予各实体属性，依据知识图谱子图中的节点间的关系，为装备实体以及载荷实体构建连接关系，形成仿真任务需求中的态势子图。本实施例从基础知识图谱中，只提取出与仿真任务相关的部分知识图谱进行实例化。实例化后的态势子图，也就是面向推演场景的态势子图，可以存储不同粒度的仿真实体信息，主要包含参加推演场景的装备实体，根据推演想定的需求构建装备，并保存和更新实体信息。在构建仿真实体时，首先构建实体主体，然后根据仿真推演需求选择对应的载荷能力实体，通过构建依赖关系、搭载关系从而构建主体与载荷的关联关系，按需形成实体模型。态势子图的构建方法如下：
首先，根据仿真任务需求，获取实体信息，建立实体主体；
然后，根据仿真任务实体能力需求，获取对应的装备平台或者载荷；
检索知识图谱，如果此实体有与其关联的依赖关系，获取所依赖的实体；
根据仿真任务需求，设置装备详细数值；
装备实体构建完成，根据仿真任务需求，构建装备实体之间交互关系。
步骤5：为态势子图中的各实体统一时间戳授时，仿真任务开始时，与任务相关的各实体依据其自身的计算模型及此时的实体属性分别计算各实体的仿真状态，并输出仿真结果。
本实施例中，各计算模型将计算结果保存在相应的实体上，并对态势子图相应的实体结果进行更新。
本实施例中，在为态势子图中的各实体统一时间戳授时，也可以根据推演任务需要，使用加速比，加速推演任务进度。
本实施例中，在计算模型对任一仿真时刻点进行仿真计算时，提取态势子图中当前时刻的实体数据进行计算。
本申请由于基于知识图谱结构构建的态势子图可以容纳不同粒度的实体，那么在统一时间戳授时后，根据仿真任务需求，参与仿真的相关实体则分别根据当前实体的属性进行仿真计算，并将计算结果同步更新至态势子图中。由于态势子图中各实体模型粒度不同，通过实体模型之间的关系，可以构建不同粒度的实体，并根据仿真任务需求对实体进行快速调整和生成，解决了当前仿真系统需要具备统一模型粒度、调整模型困难的问题。此外，由于计算模型独立，可以单独对某个实体的计算模型进行调整。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种基于图谱架构的仿真集成系统，其特征在于，包括基础知识图谱、输入模块、态势子图、时空统一模块、计算模块；
所述基础知识图谱，为面向所需仿真的领域内的通用性知识图谱；
所述输入模块：用于获取仿真任务需求；
所述态势子图：用于根据仿真任务需求中参与的装备及载荷，从基础知识图谱中提取需要与装备与载荷相关的子图，根据仿真任务需求对子图中的节点进行实例化形成实体，赋予各实体属性，并根据子图中的连接关系为各实体构建具体的交互关系；
所述时空统一模块：用于为所述态势子图中的各实体统一时间戳授时；
所述计算模块：在态势子图的各实体中分别拥有计算模型，根据仿真任务需求将具有任务关联关系的实体对，分别使用实体相对应的计算模型计算仿真任务并将计算结果作为仿真结果进行显示。
2.根据权利要求1所述的仿真集成系统，其特征在于，所述计算模块根据仿真任务需求将具有任务关联的实体对分别计算出的结果保存在态势子图相应的实体上，并对态势子图相应的实体结果进行更新。
3.根据权利要求2所述的仿真集成系统，其特征在于，所述计算模块在对任一仿真时刻点进行计算时，提取态势子图中当前时刻的实体数据进行计算。
4.一种基于图谱架构的仿真集成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据仿真的领域，构建通用性的基础知识图谱；
步骤2：获取仿真任务需求；
步骤3：根据仿真任务需求中参与的装备及载荷，从基础知识图谱中，提取与装备及载荷相对应的知识图谱子图；
步骤4：对所述知识图谱子图中的节点依据装备及载荷进行实例化，形成实体，并赋予各实体属性，依据知识图谱子图中的节点间的关系，为装备实体以及载荷实体构建连接关系，形成仿真任务需求中的态势子图；
步骤5：为态势子图中的各实体统一时间戳授时，仿真任务开始时，与任务相关的各实体依据其自身的计算模型及此时的实体属性分别计算各实体的仿真状态，并输出仿真结果。
5.根据权利要求4所述的仿真集成方法，其特征在于，步骤5中，各计算模型将计算结果保存在相应的实体上，并对态势子图相应的实体结果进行更新。
6.根据权利要求5所述的仿真集成方法，其特征在于，在为态势子图中的各实体统一时间戳授时，也可以根据推演任务需要，使用加速比，加速推演任务进度。
7.根据权利要求6所述的仿真集成方法，其特征在于，在计算模型对任一仿真时刻点进行仿真计算时，提取态势子图中当前时刻的实体数据进行计算。
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CN117172633A (zh) * 2023-10-30 2023-12-05 浙江大学高端装备研究院 一种面向工业互联网平台的制造服务子图仿真方法及系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117172633A (zh) * 2023-10-30 2023-12-05 浙江大学高端装备研究院 一种面向工业互联网平台的制造服务子图仿真方法及系统
CN117172633B (zh) * 2023-10-30 2024-01-30 浙江大学高端装备研究院 一种面向工业互联网平台的制造服务子图仿真方法及系统

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