【技术实现步骤摘要】
一种船舶避碰规则场景知识形式化表达方法
[0001]本专利技术涉及人工智能知识表达
，尤其涉及一种船舶避碰规则场景知识形式化表达方法。
技术介绍
[0002]随着传感器和人工智能等软硬件技术的不断突破，以及船舶的智能化、无人化的快速发展，船舶自动驾驶的主体逐渐由人转变成机器。船舶驾驶员在船舶航行过程中能迅速整合各种场景信息，从纷繁复杂的航行场景信息中捕捉关键信息，并建立关键要素信息之间的关联关系，并考虑水上交通规则对不同水上交通场景下船舶行为的约束，从而形成指导船舶行为的知识，而机器难以实现这一点，因为机器缺乏对复杂航行场景进行理解和判断的知识基础，无法完成从数据信息到场景知识及航行态势知识的转化。在信息世界中，需要将驾驶员理解的各种场景知识描述转换成计算机可识别和处理的内容，形成结构化和形式化表达的知识，使得机器可以通过学习这些知识，以达到类似人类对场景知识的理解程度。
[0003]国内外学者围绕交通场景建模及表达做了大量的工作并取得了较为显著的研究成果。但是，仍然存在一些亟待解决的科学问题，具体包括以下几个...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种船舶避碰规则场景知识形式化表达方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、获取不同水上交通场景的数据，对水上交通场景进行定义；步骤2、对船舶避碰规则中涉及的水上交通场景进行要素分析及语义表达，船舶避碰规则包括国际海上避碰规则、内河避碰规则以及地方规则；将水上交通场景抽象表达成一个四元组的概念模型：scenario＝{E，A，R，B}；即水上交通场景模型包含水上交通场景中涉及的实体E、对象的属性A、对象间关系R、对象的行为要素B；步骤3、结合避碰规则中的水上交通场景模型的结构特点，利用有限状态机方法进行扩展；步骤4、基于扩展的有限状态机方法，对船舶避碰规则场景知识进行本体建模及构建场景知识图谱形式形式化描述。2.根据权利要求1所述的船舶避碰规则场景知识形式化表达方法，其特征在于，所述步骤1的方法具体包括：考虑水上交通场景具有时间延续性和空间拓扑性，将水上交通场景定义为在一定水域、不同时空范围内各种水上交通要素相互联系、相互作用所构成的具有特定结构和功能的水域综合体；水上交通要素包括自然环境、通航基础设施、船舶、船上人员；水上交通场景包含6要素：时间、空间、交通对象、事物、现象、事件。3.根据权利要求1所述的船舶避碰规则场景知识形式化表达方法，其特征在于，所述步骤2的方法具体包括：将水上交通场景抽象表达成一个四元组的概念模型：scenario＝{E，A，R，B}；其中，scenario表示船舶避碰规则的水上交通场景；E表示水上交通场景中涉及的实体，即水上交通对象，包括：人、船舶、环境对象；A表示对象的属性，即对象具有的相应性质，包括：船舶尺寸、速度、航向，环境能见度、交通密度；R表示对象间关系，即人与船、人与环境、船舶与船舶、船舶与环境、环境与环境之间的相互关联关系；B表示对象的行为要素，即对象的属性要素或对象间关系要素随时间的动态变化。4.根据权利要求1所述的船舶避碰规则场景知识形式化表达方法，其特征在于，所述步骤3中利用有限状态机方法进行扩展的方法具体包括：(1)增加时间和空间特征的描述机制；扩展后的有限状态机scenario＝{E，A，R，B，T，S，W}是时间条件集合，T是空间条件集合，S是除了时间和空间以外的输入条件，W定义为触发条件集合；(2)将有限状态机扩展为分层形式(scenario1，scenario2，...，scenario
n
)，n≥3；(3)状态转移允许并行存在，扩展每个场景状态的关键特征集合U，记录状态的起止时间；并将场景状态转移扩展为常规转移和并发转移，必须满足所有的场景特征变化要求，才发生场景状态转移；当时间条件不属于上一状态的时间特征时，进行常规转移，否则进行并发转移。5.根据权利要求4所述的船舶避碰规则场景知识形式化表达方法，其特征在于，所述步骤3中利用有限状态机方法进行扩展的方法具体包括：扩展有限状态机M是一个9元组(S，so，I，O，σ，γ，Y，F，T)，其中：
(1)S表示有限非空的场景状态集合，即Scenario＝{Scenario1，Scenario2，...，Scenario
n
}；(2)so∈S表示有限状态机的场景中对象的属性、关系、行为的初始状态；(3)I和O分...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄亚敏，钟书彬，文元桥，朱曼，周春辉，张帆，黄亮，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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