基于本体的高速列车设计知识表示与检索方法研究

摘要

随着我国社会经济及轨道交通行业的发展，企业研制了多种高速列车产品，积累了大量的设计经验和知识，高速列车设计知识作为企业无形的财产，越来越成为产品竞争力的关键影响因素。如何有效对设计知识进行管理和利用，避免设计工作的重复冗余，成为企业亟需解决的问题。由于高速列车设计知识具有多样性、复杂性等特点，传统的知识管理系统并不能很好地实现对设计知识进行高效的表达和检索。本文立足于高速列车生产企业的实际需求，利用本体技术对高速列车设计知识进行有效表达，并实现知识的高效重用，本文主要研究内容为：　　(1)梳理了高速列车设计知识的内涵，分析了高速列车设计知识的特点，对其进行了分类具体说明，根据设计知识间的关联关系构建了知识三维空间，并确定了高速列车设计知识表示与检索的研究框架及技术路线。　　(2)研究基于本体的设计知识表达方法。通过对高速列车设计知识内容及特点的分析，结合现有的知识表达方法特点，引入本体技术对高速列车设计知识进行表达。首先从网络和企业知识管理系统等知识源获取原始素材，结合知识挖掘技术实现高速列车设计本体概念和关系的半自动抽取，定义数据属性及公理规则，完成高速列车设计知识本体的构建，利用本体构建软件protégé对本体进行结构化管理，并利用OWL语义对高速列车本体部分知识进行了描述。　　(3)研究了基于本体的语义检索研究方法。知识表达的最终目的是为了帮助设计人员更好的管理和使用知识，传统的关键词检索仅关注字符匹配，忽略了知识间的语义关系，从而影响设计人员查找知识的效率，本文利用高速列车设计知识本体丰富的语义信息对知识文档进行了语义标注，然后对用户的需求进行语义扩展，利用语义相似度算法查找知识库中存在语义关联的知识，以支持对设计知识的重用。　　最后根据高速列车设计知识表达与检索的理论方法，开发高速列车设计知识语义检索系统，通过关键词检索与语义检索的效果对比验证了后者的优越性，为高速列车生产企业进行知识管理和重用提供了参考。

目录

声明

第1章绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 知识表示研究现状

1.2.2 本体技术研究现状

1.2.3 语义检索的研究现状

1.3 研究目标与内容

1.4 论文组织结构

第2章高速列车设计知识表示及检索研究基础

2.1 概述

2.2 高速列车设计知识分析

2.2.1 高速列车设计知识特点

2.2.2 高速列车设计知识定义

2.2.3 高速列车设计知识分类

2.2.4 设计知识间的关联关系

2.3 高速列车设计知识表示与检索研究框架

2.4 高速列车设计知识表示与检索技术路线

2.5 本章小结

第3章基于本体的高速列车设计知识表示

3.1 概述

3.2 基于本体的知识表达方法

3.2.1 本体的内涵

3.2.2 本体的构建原则

3.2.3 本体构建方法

3.2.4 本体推理

3.3 高速列车设计知识本体半自动构建流程

3.3.1 文档预处理

3.3.2 概念抽取

3.3.3 概念关系抽取

3.3.4 OWL本体结构化

3.4.1 术语概念集合

3.4.2 术语概念间关系集合

3.4.3 高速列车设计知识数据属性

3.4.4 高速列车设计知识约束公理

3.4.5 高速列车设计本体结构化

3.5 本章小结

第4章基于本体的高速列车设计知识语义检索

4.1 概述

4.2.1 领域本体的语义检索模型分析

4.2.2 领域本体的语义检索框架设计

4.3 设计本体的概念语义相似度计算

4.3.1 语义距离

4.3.2 节点深度

4.3.3 节点密度

4.3.4 语义重合度

4.3.5 概念语义相似度计算模型

4.4 高速列车设计知识的语义标注

4.4.1 设计知识信息预处理

4.4.2 本体解析

4.4.3 关键词自动标注

4.4.4 语义标注实例

4.5 基于本体的查询扩展

4.5.1 语义特征向量归一化

4.5.2 基于本体的关键词语义拓展

4.5.3 语义特征向量相似度度量

4.5.4 查询扩展实例

4.6 本章小结

第5章高速列车设计知识语义检索系统设计

5.1 概述

5.2 语义检索系统需求分析

5.3.1 系统架构

5.3.2 系统功能设计

5.4.1 系统开发环境

5.4.2 系统功能展示

5.4.3 性能评价标准

5.5 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果