面向卫星任务规划的知识图谱及用户意图任务分解方法技术

本发明专利技术提供了一种面向卫星任务规划的知识图谱及用户意图任务分解方法，针对于现有的知识存储方式使得各要素知识碎片化严重，现有遥感领域的知识图谱本体均侧重于特定应用背景，无法实现多源异构数据融合，可扩展性较差等问题，所构建的知识图谱将实体划分在多个功能库中，关系划分为库内实体关系和库间实体关系，使得构建出的知识图谱为一个巨大网状结构，各个功能库不仅库内实体联系紧密，而且库间实体也会存在密切的联系，从而使整个图谱耦合成为一个整体，实现用户需求与资源特性等多源异构数据融合。源异构数据融合。源异构数据融合。

【技术实现步骤摘要】
面向卫星任务规划的知识图谱及用户意图任务分解方法


[0001]本专利技术知识图谱构建领域，尤其是涉及一种面向卫星任务规划的知识图谱及用户意图任务分解方法。

技术介绍

[0002]遥感卫星作为获取天基信息的重要途径之一，在国土普查、灾害监测、环境保护、军事侦察、事故救援等方面发挥着重要作用。随着航天装备的快速发展，我国在轨的对地观测卫星数量迅速增加，卫星的平台机动能力、星载计算能力和通信能力也有了长足的进步。此外，各类用户对卫星资源的需求类型日益丰富，需求数量日益增加，在时效性、精准性等多维度上对遥感产品提出了更高的要求。如何充分利用好这些卫星资源，使其发挥出最大效能，尽可能满足用户日益增长的需求是卫星任务规划领域迫切需要解决的问题。
[0003]卫星任务规划包括用户需求提报、观测计划制定、星上指令执行、遥感数据分析，旨在利用有限的卫星资源，安排星上的观测计划，最大化地满足用户的需求，其中涉及目标、资源、意图、任务、事件、态势、规则、算法等要素，及其之间耦合复杂的关系。当前背景下，卫星用户偏好广泛、需求复杂、观测目标类型众多，不同类型观测目标在时、空、频特性方面存在较大差异，这就决定了在卫星任务规划时必须要考虑各个要素之间的整体关系。然而，现阶段上述要素及其知识多存储于各类文档、数据库中，不但为查阅增加了困难，而且使得部分耦合关系断裂、知识碎片化，大大增加了卫星任务规划过程的局限性，降低了规划结果的质量。因此，怎样充分利用现有的各种卫星规划要素，针对卫星用户需求快速给出卫星任务规划要素，从而在不丢失单个要素属性的前提下表征要素之间的关系，显得尤为重要。
[0004]自2012年Google提出知识图谱相关概念后，知识图谱作为人工智能重要分支认知智能的代表性技术，在语义搜索、智能问答、语言理解、决策分析等多个领域发挥关键性作用，对于解决卫星任务规划中大规模多源异构数据的管理分析提供了有力的支撑。相比于关系型数据库，知识图谱有向图的知识建模方式使其在表征、识别、发现、推理事物间复杂关系上具有巨大优势。相比于神经网络，知识图谱不再是基于“黑箱”的操作，其构建和应用的流程具有强可解释性，适应了卫星任务规划对流程可解释性的高要求。因此，选择知识图谱作为卫星任务规划要素属性和关系的建模存储工具，建立一套面向卫星任务规划的领域知识图谱，准确统筹把握不同用户的意图，对有限的卫星资源实现合理的调度，切实提高卫星任务规划的自动化、智能化水平。
[0005]知识图谱的本体(Ontology)刻画了一个领域的基本框架，是对概念、关系、属性的明确定义。现有应用在遥感领域的知识图谱集中在水利、地质、环境监测中，这些研究均是在特定应用背景下面向用户方对遥感目标构建的知识图谱，各自本体在特定应用背景下仅侧重于表征目标内部之间的关联，并没有结合卫星资源等其他卫星任务规划的要素进行分析，这使得构建出的知识图谱可扩展性不强。目前卫星任务规划领域内尚未有研究提出一套合理的本体架构来描述各个要素的内部属性及其之间耦合关系，无法实现用户需求与资
源特性等多源异构数据融合及其后续应用，针对这一问题本文致力于构建一套合理的面向卫星任务规划的领域知识图谱本体，定义领域内各个要素的概念类、关系类及其相关属性。由于本体具有部分主观性、局限性等特点，使得在一个领域内也往往存在着不同的本体。本文本体的构建旨在卫星任务规划领域最大程度“达成共识”，让卫星任务规划领域知识共享的效率最大化，更加贴合于实际业务。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是怎样根据卫星任务规划领域要素构建出面向卫星任务规划的知识图谱，并基于知识图谱根据用户输入的观测意图给出相应的任务所需的各观测要素。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]一种面向卫星任务规划的知识图谱，包括实体以及实体间的关系以及实体的属性和属性值，将所述实体根据实体的功能划分到多个功能库中，实体间的关系分为库内实体关系和库间实体关系，所述库内实体关系描述同一功能库中各实体之间的关系，库间实体关系描述不同功能库内各实体之间的关系；
[0009]实体属性为每一个实体具有的属性，属性值为对应实体属性具体的取值。
[0010]进一步地，所述多个功能库别为目标库、资源库、需求库、事件库以及规则库，
[0011]所述目标库对卫星观测目标进行数据存储；每一个卫星观测目标作为一个实体节点；
[0012]所述资源库对卫星任务规划中的观测、测控和数传资源进行数据存储；每一个资源作为一个实体节点；
[0013]所述需求库对用户意图和对用户意图分解后的任务进行建模存储；每一个用户意图作为一个实体节点，用户意图分解后的每个任务作为一个实体，与分解前相应的用户意图之间建立库内实体关系，依附于相应的用户意图下；
[0014]所述事件库对卫星任务规划领域常规或突发事件进行数据管理；每一个事件为一个实体；
[0015]所述规则库对卫星任务规划过程中使用的规则进行存储；每一条规则为一个实体节点；
[0016]进一步地，所述目标库中对目标按照用户需求进行分类，所划分的子类可继续进行划分，实体属性定义在具有最详细子类分类的最底层子类上。
[0017]进一步地，所述目标库中对目标按照用户需求进行的分类包括目标域分类、军民分类、地域分类、动静分类和类别分类，在所述类别分类下具有最详细的子类，在类别分类的最底层子类上进行属性定义。
[0018]进一步地，所述资源库中对资源根据用户需求进行分类，所划分的子类可继续进行划分，实体属性定义在具有最详细子类分类的最底层子类上。
[0019]进一步地，所述资源库中对资源根据用户需求进行的分类包括资源域分类、军民分类、用途分类、类别分类，在所述类别分类下具有最详细的子类，在类别分类的最底层子类上进行属性定义。
[0020]进一步地，所述需求库中用户意图主要包括对三种目标类别点目标、区域目标、移
动目标进行的普查、详察、搜索、识别以及跟踪，用户意图分解后的每个任务作为一个实体，与分解前相应的用户意图之间建立库内关系，依附于相应的用户意图下，用户意图分解后的任务实体的属性由所属意图类别和执行载荷类别共同决定的。
[0021]进一步地，所述规则库中主要包括卫星载荷的使用规则、卫星的使用规则、资源的推荐规则和意图的推理规则。
[0022]进一步地，所述实体间的关系中，库内实体关系只包括“目标库—目标库”“资源库—资源库”“需求库—需求库”“事件库—事件库”；所述库间实体关系包括“目标库—事件库”、“目标库—需求库”、“资源库—需求库”、“事件库—需求库”。
[0023]本专利技术还提供了一种用户意图任务分解方法，根据用户意图所输入的目标位置及意图类别，使用面向卫星任务规划的知识图谱，分别查询目标位置、意图类别的对应关系“目标类别匹配”与“意图类别匹配”，由查询到的目标类别和意图类别共同定位到规则库中的“载荷使用规则”节点，得到用户意图下的任务所使用的载荷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向卫星任务规划的知识图谱，其特征在于，包括实体以及实体间的关系以及实体的属性和属性值，将所述实体根据实体的功能划分到多个功能库中，实体间的关系分为库内实体关系和库间实体关系，所述库内实体关系描述同一功能库中各实体之间的关系，库间实体关系描述不同功能库内各实体之间的关系；实体属性为每一个实体具有的属性，属性值为对应实体属性具体的取值。2.根据权利要求1所述的知识图谱，其特征在于，所述多个功能库别为目标库、资源库、需求库、事件库以及规则库，所述目标库对卫星观测目标进行数据存储；每一个卫星观测目标作为一个实体节点；所述资源库对卫星任务规划中的观测、测控和数传资源进行数据存储；每一个资源作为一个实体节点；所述需求库对用户意图和对用户意图分解后的任务进行建模存储；每一个用户意图作为一个实体节点，用户意图分解后的每个任务作为一个实体，与分解前相应的用户意图之间建立库内实体关系，依附于相应的用户意图下；所述事件库对卫星任务规划领域常规或突发事件进行数据管理；每一个事件为一个实体；所述规则库对卫星任务规划过程中使用的规则进行存储；每一条规则为一个实体节点。3.根据权利要求2所述的知识图谱，其特征在于，所述目标库中对目标按照用户需求进行分类，所划分的子类可继续进行划分，实体属性定义在具有最详细子类分类的最底层子类上。4.根据权利要求3所述的知识图谱，其特征在于，所述目标库中对目标按照用户需求进行的分类包括目标域分类、军民分类、地域分类、动静分类和类别分类，在所述类别分类下具有最详细的子类，在类别分类的最底层子类上进行属性定义。5.根据权利要求2所述的知识图谱，其特征在于，所述资源库中对资源根据用户需求进行分类，所划分的子类可继续进行划分，实体属性定义在具有最详细子类分类的最底层子类上。6.根据权利要求5所述的知识图谱，其特征在于，所述资源库...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇宁，何磊，宋冰玉，杜永浩，刘晓路，姚锋，沈大勇，闫俊刚，陈盈果，张忠山，王涛，陈英武，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：