面向武器装备运用的领域知识表示方法研究

摘要 (i)

Abstract (iii)

第一章绪论 (1)

1.1 研究背景及意义 (1)

1.1.1 研究背景 (1)

1.1.2 面向知识作战的提出 (3)

1.1.3 研究意义 (4)

1.2 国内外研究现状 (7)

1.2.1 知识表示技术 (8)

1.2.2 作战仿真建模交互技术 (9)

1.2.3 可拓学 (10)

1.3 研究内容与论文结构 (11)

1.3.1 研究内容 (11)

1.3.2 论文结构 (12)

第二章知识表示方法研究 (14)

2.1 知识表示的原则 (14)

2.2 知识表示的基本方法 (15)

2.3 本章小结 (16)

第三章基于本体的作战领域知识表示 (17)

3.1 本体基础 (17)

3.1.1 本体概述 (17)

3.1.2 本体的组成 (18)

3.1.3 本体语言 (18)

3.1.4 本体构建准则 (19)

3.2 作战领域知识模型 (20)

3.2.1 确定领域基础层次 (20)

3.2.2 结合现有本体 (23)

3.2.4 概念体系的构建 (24)

3.2.5 完善公理—关系—实例 (25)

3.2.6 本体评价 (25)

3.3 本章小结 (26)

第四章基于战场势模型的知识表示 (28)

4.1 可拓学基础 (28)

4.1.1 物元概念 (28)

4.1.2 可拓集合 (29)

4.2 战场火力势模型构建 (30)

4.2.1 基于本体的复合元知识表示 (31)

4.2.2 战场火力势模型 (32)

4.3 本章小结 (37)

第五章面向知识作战的初级应用 (38)

5.1 武器装备体系运用知识表示 (38)

5.1.1 武器装备体系运用教学仿真系统背景介绍 (38)

5.1.2 武器装备体系运用教学仿真系统总体框架 (39)

5.1.3 武器装备体系运用知识提取 (40)

5.1.4 武器装备体系运用知识库设计 (42)

5.1.5 武器装备体系运用方案推理评估 (48)

5.1.6 教学实践及可行性验证 (50)

5.2 战例与战场势模型知识表示 (53)

5.2.1 战例知识表示基础 (53)

5.2.2 战例与战场势模型知识表示的融合 (55)

5.3 本章小结 (61)

第六章总结和展望 (63)

6.1 工作总结 (63)

6.2 工作展望 (64)

致谢 (68)

参考文献 (68)

表目录

表2.1 各种知识表示方法对照 (15)

表3.1 本体元素示例 (18)

表3.2 作战领域概念表 (21)

表4.1 A国单位射击B国单兵的攻击等级表 (35)

表4.2 反单兵战斗结果表 (35)

表5.1 双方初始态势表 (55)

表5.2 B国单位射击A国装甲单位的攻击等级表 (57)

表5.3 反装甲单位战斗结果表 (58)

表5.4 杜派地形系数表 (60)

图目录

图1.1 物理域、信息域和认知域及其关系 (2)

图1.2 指挥员的思维运动过程 (6)

图1.3 EBI建模框架 (10)

图1.4 可拓论的框架 (11)

图1.5 论文的组织结构 (13)

图3.1 MOBM构建步骤图 (20)

图3.2 作战领域概念元模型 (21)

图3.3 作战领域概念独立实体模型 (23)

图3.4 作战领域概念结构 (23)

图3.5 核本体Information的结构示意图 (25)

图3.6 作战领域知识模型结构图 (26)

图4.1 康托集、模糊集和可拓集的区别 (30)

图4.2 作战体系的感知和交互示意图 (33)

图4.3 地形和目标图示 (34)

图4.4 火力势算法流程图 (36)

图5.1 系统总体框架 (40)

图5.2 武器装备体系运用仿真教学系统知识流图 (40)

图5.3 武器装备体系运用知识的组成内容 (43)

图5.4 武器装备性能知识库 (44)

图5.5 领域本体构建总览图 (44)

图5.6 武器装备体系运用知识表示Protégé工具截图 (45)

图5.7 空中发射导弹定义表示示例 (46)

图5.8 红外制导导弹定义表示示例 (46)

图5.9 鹞式II型战斗机属性参数表示示例 (47)

图5.10 武器装备运用知识规则表示示例 (47)

图5.11 侦查监视阶段单装备规则表示示例 (49)

图5.12 侦查监视阶段案例规则表示示例 (49)

图5.13 侦查监视阶段多装备规则表示示例 (50)

图5.14 学员作业准备阶段流程图 (51)

图5.15 学员作业实施阶段流程图 (51)

图5.16 作业准备界面 (52)

图5.18 专家系统模块运用方案推理评估界面 (52)

图5.19 XX营进攻战斗过程图 (54)

图5.20 XX营进攻战斗过程表示片段 (55)

图5.21 双方初始态势图 (56)

图5.22 B国作战单位火力势分布图 (59)

图5.23基于战场火力势的A国攻击路线图 (61)

摘要

认知域继物理域、信息域之后，将成为下一个时代的主战场。认知域是人类知识、感知、经验、理解、信念和价值观存在的领域，是进行思考、判断、推理和决策的领域。在认知域的战争中，主体是人的认知能力，目标是削弱甚至是摧毁敌方的认知能力和意志。针对跨向认知域作战的新军事革命中所面临的众多困难，本文首先提出了面向知识的作战这一理念，作为联结信息域和认知域战争形态的桥梁。面向知识的作战建立在现有信息网络体系结构的基础上，聚焦于知识的表示、获取、储备、推理、分发、共享、阻碍、扰乱和攻击。将信息优势转化为知识优势，进而实现作战优势。

面向知识的作战的初级阶段任务是研究构建军事知识基础设施，本文以其中的关键技术——知识表示为着眼点，列举参考了中外学者关于知识表示的多种理论，阐述了知识表示的基本原则，介绍了数类知识表示方法，进行了相关特点比较。文章采用混合本体构建方法对作战领域知识进行了概念建模，基于战场势模型进行定量性知识表示，以系统仿真技术作为综合体现方式，从技术层面进行了面向知识作战的初级应用研究，本文工作的主要贡献和创新如下：（1）基于混合本体构建方法的作战领域知识表示

采用混合本体构建方法对作战领域知识进行了表示研究，以军事主题词表为基础构造核本体，并采用顶层本体与领域本体结合的方法，针对军事领域的各类典型概念和知识对应性地提出规范化表示方法，

（2）武器装备体系运用仿真教学系统的设计与实现。

为促进指挥员对武器装备运用知识的理解，熟悉武器装备性能和各型武器装备在不同目标、不同环境和不同任务要求下的适用性，掌握信息化条件下武器装备体系运用规律的知识，本文以武器装备体系运用仿真教学为背景，设计了基于领域本体的知识库，为仿真教学系统的知识表示和推理评估提供了支持。具体介绍了仿真教学系统的功能和框架结构；根据领域专家提供的武器装备运用的数据、信息和经验，提取了武器装备运用的核心知识要点；基于混合本体构建方法，构建了武器装备运用的领域知识模型，设计并实现了关于武器装备运用规则的知识库和专家系统模块；基于武器装备体系运用态势的仿真推演，体系运用方案推理评估等环节的实际应用，证明了所设计的知识库可以较好的应用于仿真教学系统，基本实现了知识完备性和一致性的统一。

（3）基于战场火力势模型进行定量性知识表示

为在面向知识的作战中更好的发挥指挥谋略能力，针对现有作战领域知识在表示定量式计算方面的不足，本文提出了战场势模型及相关算法流程。战场势模