[发明专利]国际海上避碰规则知识图谱的构建方法及推理装置

说明书

本发明公开了一种国际海上避碰规则知识图谱的构建方法及推理装置，该方法包括以下步骤：抽取国际海上避碰规则知识；识别国际海上避碰规则知识中的实体与关系，构建规则本体；对构建的规则本体进行存储形成避碰规则知识图谱；根据避碰规则知识图谱，实现对规则知识自动推理。本发明不仅能够实现国际海上避碰规则知识的可视化表达，而且利用知识图谱技术全面梳理避碰规则知识，为船舶智能避碰算法提供参考依据；并根据避碰规则知识图谱构建了一套基于规则知识的自动推理装置，能实现水上交通对象识别、会遇场景判断与符合规则的避碰行为指导。

技术领域

本发明属于国际海上避碰领域，具体涉及一种国际海上避碰规则知识图谱的构建方法及推理装置。

背景技术

近年来随着计算机行业的发展，智能船舶的应用需求也日益增长。在以智能船舶自主避碰的研究过程中愈发凸显了规则的重要性，目前基于避碰规则的专家系统的是当下规则在船舶智能化方面较为成熟的应用，专家知识库的优点是知识覆盖全面，推理机和知识库相互独立又可以协同作用，但在处理实时数据和非确定性问题上还没有很好的解决方案。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种国际海上避碰规则知识图谱的构建方法及推理装置，构建国际海上避碰规则知识图谱。

为实现上述目的，本发明提供了一种国际海上避碰规则知识图谱的构建方法，包括：

1)抽取国际海上避碰规则知识；

2)识别规则中的实体与关系，构建规则本体；

3)通过图数据库、关系数据库等方式对构建的本体进行存储形成避碰规则图谱。

4)根据国际海上避碰规则图谱，实现对规则知识自动推理。

采用知识表示的一般方法将避碰规则知识分为规则实体、实体属性以及避碰约束。国际海上避碰规则描述了水上交通对象及其时序行为组合，形式化表达为：COLREGs＝{O，B，T，S}；其中O表示对象类，B表示行为类，S表示场景类，T表示时间类。

对象类是水上交通实体的集合。水上交通对象类形式化表达为：O＝{O_H，O_E，O_S}，其中O_H为人员类、O_E为环境类、O_S为船舶类；人员类主要用来表示规则中定义的与船舶有关的人员集合O_H＝{O_H1，O_H2，...O_Hn}(n＝1，2，3...)；环境类主要是用来描述船舶航行时的周遭环境的集合O_E＝{O_E1，O_E2，...O_En}(n＝1，2，3...)，自然环境类与交通环境类作为环境类的子类，前者主要描述自然环境包括风、浪、雾、雨、雪、霾等，后者主要是用来描述船舶航行时的水域特征；船舶类是用来描述避碰规则中定义的船舶的集合O_S＝{O_S1，O_S2，...O_Sn}(n＝1，2，3...)，按照不同的操纵能力可划分为：帆船、从事捕鱼船、一般机动船、特殊操纵能力船，同时规则上还对不同尺度的船舶也进行了约束，故按不同的船舶尺度可分为：50米及以上的船舶、12米至50米的船舶、小于12米的船舶。

行为类是人员和船舶的行为总体描述，包涵人员行为、船舶动作和船舶交通行为。人员行为是规则对人员应尽的责任的规范，船舶动作是船舶具体的操纵行为，是在避碰场景中的船舶行为具像化表达，包括船舶的左转、右转、加速、直行、停车、倒车等具体的行为特征，而船舶交通行为则是船舶行为的抽象表达，主要包括追越行为、对遇行为、右交叉行为、左交叉行为等。

时间类是对交通对象的行为的持续的时间的描述，在规则本体中表达为开始时间、结束时间两种。