第六講多傳感器信息學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第六講多傳感器信息第六講多傳感器信息(xnx)第一頁，共63頁。 態(tài)勢評估和威脅(wixi)估計是信息融合中的高層次部分。在最為常用的的數(shù)據(jù)融合處理模型JDL中，態(tài)勢評估被定義為信息融合的第二級，威脅(wixi)估計為信息融合的第三級。第1頁/共63頁第二頁，共63頁。數(shù)據(jù)(shj)預(yù)處理一級處理(chl)目標評估二級處理(chl)態(tài)勢估計三級處理威脅估計人機接口數(shù)據(jù)源四級處理過程評估支持數(shù)據(jù)庫融合數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)圖1-6 JDL模型結(jié)構(gòu)圖第2頁/共63頁第三頁，共63頁。 態(tài)勢(tish)評估和威脅估計都屬于決策級融合，與一級融合中的數(shù)據(jù)級融合和特征級融合的根本區(qū)別在于它們需要采

2、用符號推理方法。 該節(jié)主要介紹態(tài)勢評估(pn )的概念、功能、處理過程以及實現(xiàn)技術(shù)。第3頁/共63頁第四頁，共63頁。 態(tài)勢評估(pn )的英文縮寫為SASituation Assessment。6.1 態(tài)勢(tish)評估概述6.1.1 態(tài)勢評估(pn )的概念 Lambert對態(tài)勢的抽象定義是:態(tài)勢從本質(zhì)上是相關(guān)時間-空間事實的集合，這些事實由目標間的相互關(guān)系組成。第4頁/共63頁第五頁，共63頁。 構(gòu)成態(tài)勢(tish)的基本元素如圖6.1所示。環(huán)境行動組事件實體 由圖6.1可知，態(tài)勢的基本元素包括環(huán)境、實體(sht)、事件、組和行動。圖6.1 態(tài)勢組成(z chn)元素第5頁/共63頁第

3、六頁，共63頁。環(huán)境行動組事件實體圖6.1 態(tài)勢組成(z chn)元素 態(tài)勢可以理解為在一定時間和空間構(gòu)成的環(huán)境中存在(cnzi)某些實體（事物），當它們的性質(zhì)或狀態(tài)發(fā)生變化時會產(chǎn)生一些事件。特定環(huán)境中存在(cnzi)的實體之間按照某種關(guān)系可能組合在一起形成組（單個實體及其事件可以認為自己構(gòu)成一組），這些組可能產(chǎn)生某種行動。第6頁/共63頁第七頁，共63頁。環(huán)境行動組事件實體圖6.1 態(tài)勢組成(z chn)元素 態(tài)勢評估就是對一定的時間和空間環(huán)境元素含義(hny)的理解，以及對它們未來狀態(tài)改變進行預(yù)測的過程。第7頁/共63頁第八頁，共63頁。 態(tài)勢評估不僅在軍事領(lǐng)域，而且在機器人智能系統(tǒng)、天氣

4、預(yù)報、故障診斷、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、交通狀況監(jiān)測、商業(yè)決策支持、農(nóng)作物病害監(jiān)測等方面有著(yu zhe)廣泛應(yīng)用。而且針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域，以及它所輔助決策的不同抽象層次，態(tài)勢評估有著(yu zhe)不同的定義。 由于態(tài)勢評估在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用比較(bjio)成熟，所以該節(jié)主要討論軍事領(lǐng)域的態(tài)勢評估。第8頁/共63頁第九頁，共63頁。 態(tài)勢評估在軍事上的定義(dngy)是對戰(zhàn)場上戰(zhàn)斗力量分配情況的評價過程，把獲得的敵我雙方兵力部署、戰(zhàn)場環(huán)境、地理、氣象條件、活動及意圖、指揮員特點，甚至包括政治、經(jīng)濟因素在內(nèi)的與戰(zhàn)爭有關(guān)的全部信息進行綜合分析、評估，最終形成包括紅色視圖我方態(tài)勢，藍色視圖敵方態(tài)勢，白

5、色視圖天氣、地理及第三方等戰(zhàn)場態(tài)勢在內(nèi)的綜合態(tài)勢圖。態(tài)勢(tish)評估需要考慮的因素如圖11.2所示。第9頁/共63頁第十頁，共63頁。態(tài)勢評估(pn )元素對抗(dukng)措施元素兵力布局/使用(shyng)/定位環(huán)境元素社會政治元素敵/我/友地形放射性污染水文氣象政治經(jīng)濟士氣、心理狀態(tài)、訓(xùn)練水平、石揮員特點、民族特點、穩(wěn)定性、意志和力量圖6.2 態(tài)勢估計需要考慮的因素第10頁/共63頁第十一頁，共63頁。 態(tài)勢評估處理的是正在發(fā)生，或者(huzh)以前發(fā)生而現(xiàn)在正在繼續(xù)進行的事件或活動，其重點是關(guān)心區(qū)域內(nèi)目標的行為方式。第11頁/共63頁第十二頁，共63頁。 真實戰(zhàn)場環(huán)境下態(tài)勢評估的對

6、象是作戰(zhàn)區(qū)域中隨時間推移而不斷動作且變化(binhu)著的作戰(zhàn)目標。6.1.2 態(tài)勢(tish)評估的功能模型 態(tài)勢評估就是對這樣一個動態(tài)變化的對象及其態(tài)勢元素(yun s)進行覺察、認識、理解和預(yù)測的處理過程。因此，一般將態(tài)勢評估分為態(tài)勢覺察、態(tài)勢理解和態(tài)勢預(yù)測三級功能模型，如圖6.3所示。第12頁/共63頁第十三頁，共63頁。 圖6.3 態(tài)勢評估的功能(gngnng)模型態(tài)勢(tish)預(yù)測態(tài)勢(tish)理解態(tài)勢覺察態(tài)勢分析知識庫態(tài)勢分析過程敵方作戰(zhàn)計劃預(yù)測目標識別與狀態(tài)估計敵方作戰(zhàn)意圖預(yù)測敵方元素兵力組成第13頁/共63頁第十四頁，共63頁。 真實覺察的主要任務(wù)是提取態(tài)勢元素，估計兵力

7、隸屬(lsh)關(guān)系，并將其輸出作為更高階段態(tài)勢評估的輸入，態(tài)勢覺察的實現(xiàn)性能對于整個態(tài)勢評估問題的求解都有重要的影響。1 態(tài)勢(tish)覺察 事件檢測和目標分群是態(tài)勢覺察需要實現(xiàn)(shxin)的兩個重要功能。第14頁/共63頁第十五頁，共63頁。 態(tài)勢(tish)事件是指目標在一定態(tài)勢(tish)空間和時間下發(fā)生的具有一定意義的行為。（1） 事件(shjin)檢測 事件檢測(jin c)是對這種行為的感知。 態(tài)勢評估中目標的事件一般分為輻射源事件、目標機動事件及與目標群結(jié)構(gòu)相關(guān)的事件。第15頁/共63頁第十六頁，共63頁。輻射源事件主要包括(boku)目標上的各類輻射源（如雷達、電臺、干擾機

8、等）的開/關(guān)機事件。 在軍事對抗中，各種類型的輻射源開機一般代表著某種行動即將展開；輻射源關(guān)機事件一般代表著某個行動已經(jīng)完成。輻射源事件可以根據(jù)一級融合(rngh)的輸入直接做出判斷。第16頁/共63頁第十七頁，共63頁。 目標機動事件包括目標做勻速/加速/減速(jin s)、拐彎和水平/爬高/俯沖運動等。 目標機動事件檢測需要根據(jù)一級融合得到的目標狀態(tài)信息，對不同(b tn)的機動事件設(shè)定相應(yīng)的發(fā)生條件進行判斷。 與目標群結(jié)構(gòu)相關(guān)的事件主要包括發(fā)現(xiàn)(fxin)新目標、目標消失等，它需要一定的知識檢測。第17頁/共63頁第十八頁，共63頁。 目標(mbio)分群的目的是揭示目標(mbio)之間

9、的相互聯(lián)系，確定相互合作關(guān)系，從而解釋問題領(lǐng)域的各種行為。（2） 目標(mbio)分群 目標分群是根據(jù)目標的可用數(shù)據(jù)按空間、相互關(guān)系等屬性逐級分群的過程，分群按低級到高級順序(shnx)可分為目標對象、空間群、功能群以及敵方/我方/中立方群四個層次，如圖6.4所示。第18頁/共63頁第十九頁，共63頁。敵/我/中立(zhngl)群功能(gngnng)群空間(kngjin)群戰(zhàn)場目標圖6.4 目標分群層次圖 戰(zhàn)場目標是戰(zhàn)場上的各個威脅單元?？臻g群是在空間位置和行為上具有一定相似特性的目標集合。功能群是具有相同戰(zhàn)略目標的多個相關(guān)空間群組成的集合，在一個功能群中，各個空間群可能有不同的攻擊或防御目標

10、，但多個空間群相互協(xié)同作戰(zhàn)以實現(xiàn)共同的戰(zhàn)略目標。第19頁/共63頁第二十頁，共63頁。敵/我/中立(zhngl)群功能(gngnng)群空間(kngjin)群戰(zhàn)場目標圖6.4 目標分群層次圖 敵/我/中立群是將所有功能群按照敵方、我方和中立方進行劃分，形成戰(zhàn)場的三大陣營。第20頁/共63頁第二十一頁，共63頁。 態(tài)勢理解是根據(jù)態(tài)勢覺察生成的態(tài)勢特征，結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜业能娛轮R對當前態(tài)勢進行(jnxng)解釋，用于判斷敵方意圖和作戰(zhàn)計劃的識別。在態(tài)勢理解過程中，軍事領(lǐng)域知識起著決定作用。2 態(tài)勢(tish)理解第21頁/共63頁第二十二頁，共63頁。 態(tài)勢(tish)預(yù)測是根據(jù)態(tài)勢(tish)理解的

11、結(jié)果對未來可能出現(xiàn)的態(tài)勢(tish)進行預(yù)測。對于態(tài)勢(tish)實體，可利用其位置預(yù)測、活動的可能范圍、事件的可能演變、慣用戰(zhàn)術(shù)，進行綜合分析和判定而得到未來態(tài)勢(tish)。3 態(tài)勢(tish)預(yù)測 態(tài)勢預(yù)測包含對態(tài)勢實體運動參數(shù)的預(yù)測，因此可以(ky)稱為態(tài)勢預(yù)測融合。同時態(tài)勢預(yù)測也是對戰(zhàn)場未來態(tài)勢的推斷，因此也涉及了態(tài)勢理解中態(tài)勢抽象和分析的內(nèi)容，在處理方法上態(tài)勢理解和態(tài)勢預(yù)測是類似的。第22頁/共63頁第二十三頁，共63頁。 態(tài)勢預(yù)測(yc)是一個不斷進行的動態(tài)過程，對態(tài)勢的預(yù)測(yc)也是下一階段態(tài)勢理解需要進行的工作，因此態(tài)勢預(yù)測(yc)和態(tài)勢理解也可以認為是統(tǒng)一的。 綜上所述，

12、態(tài)勢評估的各級處理根據(jù)問題的不同實現(xiàn)不同的功能，各級共同完成對態(tài)勢的評估，其結(jié)果作為威脅估計(gj)及傳感器管理的輸入。一級態(tài)勢覺察直接與外界的數(shù)據(jù)輸入相連，數(shù)據(jù)來源通過一級數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)產(chǎn)生。每一級均可以輸出不同抽象層次的態(tài)勢評估結(jié)果。第23頁/共63頁第二十四頁，共63頁。 態(tài)勢評估是戰(zhàn)場信息的高層次處理過程，主要依據(jù)認識性知識和經(jīng)驗解決特定領(lǐng)域的問題。目前，態(tài)勢評估的主要實現(xiàn)方法有期望模板、品質(zhì)因素、專家系統(tǒng)、規(guī)劃識別(shbi)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、模糊推理和智能體模型等。6.1.3 態(tài)勢(tish)評估的關(guān)鍵技術(shù) 態(tài)勢評估作為一種高層次的信息處理過程，對領(lǐng)域?qū)＜抑R的依賴性很強。態(tài)勢評估實際上

13、是基于知識的推理過程，主要涉及(shj)知識表示、知識發(fā)現(xiàn)和不確定性推理等關(guān)鍵技術(shù)。第24頁/共63頁第二十五頁，共63頁。 態(tài)勢評估實際上是基于知識的推理過程，其性能很大程度上取決于知識的數(shù)量及其可利用的程度，可利用的知識越多，其智能性就可能越高。要想利用領(lǐng)域?qū)＜业闹R，就必須把所需要的知識用適當?shù)男问奖硎竞痛鎯ζ饋恚侠淼闹R表示，可以使問題求解變得更加容易、高效；反之，則會導(dǎo)致(dozh)問題求解的麻煩和低效。1 知識表示(biosh)技術(shù)第25頁/共63頁第二十六頁，共63頁。 態(tài)勢評估中的專家知識多種多樣，抽象層次也不止一個，適合(shh)各種類型、抽象層次的知識表示形式是不同的，因

14、此，將多種知識表示形式結(jié)合是態(tài)勢評估系統(tǒng)知識表示的必然趨勢。第26頁/共63頁第二十七頁，共63頁。 軍事領(lǐng)域知識包括軍事原則、敵人軍事行為等。因為在敵我雙方的不斷對抗過程中，敵方會逐漸總結(jié)經(jīng)驗，并調(diào)整戰(zhàn)術(shù)和策略，因此軍事領(lǐng)域知識具有多變性，這就要求態(tài)勢評估具有知識發(fā)現(xiàn)能力，能夠根據(jù)(gnj)大量的已有案例獲得新知識。2 知識(zh shi)發(fā)現(xiàn)技術(shù)第27頁/共63頁第二十八頁，共63頁。 態(tài)勢評估的過程是基于(jy)領(lǐng)域?qū)＜抑R的推理過程，涉及到時間推理、空間推理和因果推理等方面。時間推理和空間推理主要是對事件發(fā)生的時間和地點及相應(yīng)時間模式和空間模式進行推理；因果推理主要是對發(fā)生什么事件及其

15、事件模式進行推理的過程。通過上述推理可以得到什么時間什么地方有可能發(fā)生什么事件的結(jié)果。3 不確定性推理(tul)技術(shù)第28頁/共63頁第二十九頁，共63頁。 在戰(zhàn)場環(huán)境下獲得的戰(zhàn)場信息，由于傳感器性能及敵方干擾、欺騙等行為，使得信息具有高度(god)的不確定性。同時，由于作戰(zhàn)的復(fù)雜性，而使得用于推理的軍事知識也存在著不確定性。因此態(tài)勢評估系統(tǒng)必須處理這種不確定性，實現(xiàn)有效推理。第29頁/共63頁第三十頁，共63頁。6.2 模板匹配(ppi)方法 知識的表示決定了態(tài)勢評估(pn )系統(tǒng)的推理機制，知識表示方式的選擇不僅與知識的有效存儲有關(guān)，也直接影響著系統(tǒng)的知識獲取能力和知識的運用效率。在基于模

16、板的態(tài)勢評估(pn )方法中，態(tài)勢知識采用模板的方式存儲，態(tài)勢推理采用模式識別中的模板匹配的思想。第30頁/共63頁第三十一頁，共63頁。6.2.1 模板(mbn)表示 應(yīng)用于軍事態(tài)勢評估的模板主要包括作戰(zhàn)目的、作戰(zhàn)計劃、作戰(zhàn)任務(wù)(rn wu)和事件四個層次。作戰(zhàn)(zu zhn)計劃描述的是作戰(zhàn)(zu zhn)各編隊如何協(xié)同完成目標的過程。作戰(zhàn)任務(wù)描述的是編隊內(nèi)部各平臺如何協(xié)同完成編隊子目標的過程。事件描述的是各平臺為了完成編隊子目標而采取的各項行動。第31頁/共63頁第三十二頁，共63頁。 模板可以用槽、約束(yush)關(guān)系以及與其他模板的層次性相互關(guān)系構(gòu)成。槽用于填充作戰(zhàn)參與者、事件、作戰(zhàn)

17、任務(wù)(rn wu)、作戰(zhàn)計劃和作戰(zhàn)目的等信息。約束關(guān)系是與各個槽相關(guān)的，它限制了填入槽中的數(shù)據(jù)的特點，如數(shù)據(jù)取值的典型(dinxng)范圍和允許范圍。 由于軍事計劃（參與者的高度靈活機動性）在實施過程中的高度不確定性，在模板中各參與者的行動步驟允許引入子計劃，以增強模板的通用性。第32頁/共63頁第三十三頁，共63頁。Example：圖6.5 是美軍對敵方水面(shu min)戰(zhàn)斗群實施空中打擊的作戰(zhàn)計劃的模板表示方法。后面的兩頁圖就是圖6.5。第33頁/共63頁第三十四頁，共63頁。壓制(yzh)水面戰(zhàn)斗群監(jiān)視(jinsh)/偵查打擊(dj)力量發(fā)現(xiàn)敵方水面戰(zhàn)斗群轟炸效果評估攻擊復(fù)原再次攻擊

18、攻擊打擊力量裝載彈藥起飛出發(fā)巡航打擊打擊（1架E2預(yù)警機）打擊（2架E2預(yù)警機）第34頁/共63頁第三十五頁，共63頁。打擊(dj)（2架E2預(yù)警機）空中(kngzhng)駐扎空中(kngzhng)監(jiān)視E2預(yù)警機2 架干擾EA-6B電子戰(zhàn)飛機2 架欺騙A-6攻擊機2 架、S-3反潛機2架抑制A-7攻擊機4 架攻擊B-52轟炸機4架、A-6攻擊機4架空中巡邏F-14戰(zhàn)斗機4架指揮控制脫離釋放干擾發(fā)射Harm反輻射導(dǎo)彈釋放誘餌發(fā)射Harpoon反艦導(dǎo)彈空中戰(zhàn)斗巡邏支援脫離脫離脫離脫離脫離第35頁/共63頁第三十六頁，共63頁。圖6.5 是一種(y zhn)層次嵌入式模板表示形式，各個模板的名稱顯示

19、在模板的頂部，橫向表示時間的推衍，縱向?qū)?yīng)于參與者。事件以方框表示，按照計劃里最典型的時間順序排列在每一行上。事件(shjin)之間存在四種關(guān)系：導(dǎo)致（Causes）：表示前一事件是后一事件發(fā)生的原因。比如：因為“發(fā)現(xiàn)敵方目標(mbio)”所以才會“發(fā)起進攻”。第36頁/共63頁第三十七頁，共63頁。使能（Enables）：表示前一事件是后一事件發(fā)生的條件。比如：只有“裝載(zhungzi)彈藥”才有“發(fā)起進攻”的能力。領(lǐng)先（Precedes）：表示(biosh)事件的發(fā)生必須按照一定的時間順序。伴隨（Accompanies）：表示事件(shjin)是同時發(fā)生的。第37頁/共63頁第三十八頁，

20、共63頁。 以模板表示的作戰(zhàn)計劃只能反應(yīng)作戰(zhàn)過程的典型情況，但在實際作戰(zhàn)過程中，戰(zhàn)場中所觀測的各個事件并不是精確地與模板一致(yzh)，為了解決這種問題，將模板中的事件分為必然事件和可選事件兩種，可選事件在模板匹配時，可以發(fā)生，也可以不發(fā)生；而必須事件在匹配中必須存在。此外，事件之間發(fā)生的事件間隔、執(zhí)行任務(wù)的平臺類型和數(shù)量也可能是變化的，在設(shè)計典型作戰(zhàn)計劃模板時，可以通過允許的最大、最小值和典型的最大、最小值來適應(yīng)現(xiàn)實中的可變性。第38頁/共63頁第三十九頁，共63頁。6.2.2 模板(mbn)匹配 建立了基于模板的態(tài)勢知識庫后，就可以采用(ciyng)模板匹配的思想進行態(tài)勢推理，基于模板匹配

21、的態(tài)勢推理算法流程如圖6.6所示。戰(zhàn)場態(tài)勢模板知識庫選擇態(tài)勢模板計算匹配度事件槽填充態(tài)勢假設(shè)選定目標行動序列圖6.6 基于模板匹配(ppi)的態(tài)勢推理算法流程第39頁/共63頁第四十頁，共63頁。Nobel給出的一種模板匹配算法(sun f)如下：（1）根據(jù)觀測到的敵方行動，綜合系統(tǒng)知識庫中的軍事態(tài)勢模板進行(jnxng)診斷，建立特定態(tài)勢假設(shè)模板結(jié)構(gòu)。（2）計算觀測到的敵方行動與特定態(tài)勢模板結(jié)構(gòu)的匹配程度，測試這個模板結(jié)構(gòu)是否能夠充分解釋已被觀測到的敵方行動。由于戰(zhàn)場上發(fā)生的事件/行為是逐步發(fā)生的，是一個(y )序列，因此在進行模板匹配時，對于已經(jīng)發(fā)生的事件/行動序列a和模板中的事件序列A的

22、匹配度可分為以下三種情況進行計算：第40頁/共63頁第四十一頁，共63頁。 表示某類型的事件既在軍事計劃中，也在戰(zhàn)場環(huán)境下發(fā)生。這時將觀測到的態(tài)勢(tish)特征與模板結(jié)構(gòu)中的約束關(guān)系槽定義的范圍（典型的和允許的）進行比較，設(shè)典型值區(qū)間為 ，允許值區(qū)間為 ，且 ，則匹配度DOM（Degree of Match）為 ,iiaaaA,ttL G,ppL G,ttppL GL G0()()()()1()()()()0()pptpptttppttPpxLxLLLLxLLxGDOMGx GGGxGxG(6.1)第41頁/共63頁第四十二頁，共63頁。 如果(rgu)態(tài)勢特征很好地符合了這些范圍的要求（達

23、到一定的匹配度），則對該槽進行填充。每填充一個槽將增加觀測到的行動對于模板的支持度，設(shè)行動對模板中軍事計劃的影響度為 ，則發(fā)生的n個行動對模板的支持度MB（Measure of Belief）為i1niiiMBDOM(6.2)第42頁/共63頁第四十三頁，共63頁。 表示某類型的事件不在軍事計劃中，但在戰(zhàn)場環(huán)境(hunjng)下發(fā)生了該事件。在這種情況下，主要計算 的出現(xiàn)對于模板的否定度MD1（Measure of Disbelief）。 ,iiaaaAia 表示某類型的事件在軍事計劃中，但在戰(zhàn)場環(huán)境下沒有發(fā)生該事件。在這種情況下，主要計算(j sun) 的出現(xiàn)對于模板的否定度MD2（Meas

24、ure of Disbelief）。 ,iiaaaAia第43頁/共63頁第四十四頁，共63頁。（3）計算事件對模板(mbn)的總的支持度或否定度。如果行動序列對特定態(tài)勢模板(mbn)結(jié)構(gòu)的不支持度達到一定閾值，則拋棄該假設(shè)模板(mbn)結(jié)構(gòu)；如果觀測到的行動序列與特定態(tài)勢模板(mbn)結(jié)構(gòu)足夠匹配，這個特定態(tài)勢模板(mbn)就可以用來解釋當前的戰(zhàn)場態(tài)勢。第44頁/共63頁第四十五頁，共63頁。6.3 專家系統(tǒng)(zhun ji x tn)方法 專家系統(tǒng)(xtng)是采用人工智能和計算機技術(shù)根據(jù)領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑闹R和經(jīng)驗進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問題

25、。在基于專家系統(tǒng)(xtng)的態(tài)勢評估系統(tǒng)(xtng)中，軍事專家系統(tǒng)(xtng)知識以產(chǎn)生式規(guī)則表述方法居多，控制結(jié)構(gòu)常采用黑板模型。第45頁/共63頁第四十六頁，共63頁。6.3.1 產(chǎn)生(chnshng)式規(guī)則 產(chǎn)生式規(guī)則把知識表示成“模式-動作”對，表示方式自然、簡潔。它的推理機制是以演繹推理(yn y tu l)為基礎(chǔ)的，推理系統(tǒng)也稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)。產(chǎn)生式系統(tǒng)最初是由Post于1943年提出的，1965年由Simon和Newell引入到基于知識的系統(tǒng)中，目前已是專家系統(tǒng)中使用最廣泛的表示方法之一。第46頁/共63頁第四十七頁，共63頁。產(chǎn)生式規(guī)則(guz)的基本形式為 其中，IF為條件

26、部分，THEN為結(jié)果或操作部分。在系統(tǒng)執(zhí)行過程(guchng)中，如果某個規(guī)則的條件部分滿足了，則要使用這條規(guī)則。IF 前提(qint) THEN 結(jié)論第47頁/共63頁第四十八頁，共63頁。6.3.2 黑板(hibn)模型 應(yīng)用領(lǐng)域知識來組織推理步驟以求解問題的模型稱為問題求解模型。問題求解模型的基本要素是選擇什么樣的知識來求解問題，什么時候使用這些知識以及怎樣使用這些知識。黑板模型是一種高度(god)結(jié)構(gòu)化的問題求解模型。它的主要特點是在問題求解的每一步，根據(jù)當時的求解狀態(tài)及其變化情況，選擇最適宜的知識和問題求解方法，不斷逼近問題的最終解。第48頁/共63頁第四十九頁，共63頁。 在黑板(

27、hibn)模型中，問題常常按層次劃分為若干個子問題，解空間被分解為部分解、中間解和最終解的層次結(jié)構(gòu)；領(lǐng)域知識被劃分為相互獨立的知識源，每個知識源代表一個獨立的知識模塊，該模塊對應(yīng)于求解某個子問題的特定知識；黑板(hibn)是問題求解中的全局數(shù)據(jù)庫，存放層次組織的解空間，包括相應(yīng)的解元及其狀態(tài)信息。第49頁/共63頁第五十頁，共63頁。 黑板(hibn)模型的工作過程如圖6.7所示。知識(zh shi)源1知識(zh shi)源2知識源n監(jiān)控程序調(diào)度隊列控制數(shù)據(jù)庫調(diào)度程序黑板第50頁/共63頁第五十一頁，共63頁。 黑板是實現(xiàn)知識源之間通信的唯一場所。在每一步的推理中，黑板狀態(tài)的變化將激活相應(yīng)的

28、知識源，從中選出最適宜的知識源，運用一定的推理方法，對黑板上的同層或不同層內(nèi)容進行修改。推理步驟不斷反復(fù)，逐層展開，最終求得問題(wnt)的解。黑板模型采用黑板結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，黑板結(jié)構(gòu)由知識源、黑板數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和控制三部分組成。第51頁/共63頁第五十二頁，共63頁。 知識源是求解某個(mu )子問題的獨立知識模塊，它可以表示成過程、規(guī)則集或邏輯斷言的形式。知識源可以視為一個大規(guī)則，這個大規(guī)則由條件部分和動作部分組成。只要知識源的條件部分與黑板狀態(tài)匹配，該知識源就會被激活，相應(yīng)動作部分被執(zhí)行，這將導(dǎo)致黑板狀態(tài)的變化。第52頁/共63頁第五十三頁，共63頁。 黑板是系統(tǒng)中的全局工作區(qū)，它是一個動態(tài)(dng

29、ti)數(shù)據(jù)庫，用于存放數(shù)據(jù)、傳遞信息和處理方法。整個黑板分成若干個信息層，每一層用于描述領(lǐng)域問題的某一類信息。黑板上的內(nèi)容稱為假說，是在特定的信息層上對問題的某一個側(cè)面的一種解釋。知識源改變黑板的內(nèi)容，從而逐步導(dǎo)出問題的解。在問題求解過程中所產(chǎn)生的部分解全部記錄在黑板上。黑板是公共可訪問的，各知識源之間的通信和交互只能通過黑板進行。第53頁/共63頁第五十四頁，共63頁。 控制機制主要由監(jiān)控模塊和調(diào)度模塊組成，監(jiān)控模塊根據(jù)黑板的狀態(tài)變化激活有關(guān)知識源；調(diào)度模塊包括(boku)調(diào)度序列和調(diào)度程序，調(diào)度序列記錄著等待執(zhí)行的知識源，調(diào)度程序通過一定的優(yōu)先原則從中選擇注意焦點進行執(zhí)行。第54頁/共63頁第五十五頁，共63頁?？刂七^程具體分為(fn wi)以下3個步驟：（1）執(zhí)行一個知識源的動作部分，黑板(hibn)上的實體被修改。修改完畢后，一個記錄存入用于監(jiān)控黑板(hibn)變化的控制數(shù)據(jù)庫。（2）根據(jù)控制數(shù)據(jù)庫內(nèi)容及黑板有關(guān)信息(xnx)激活知識源，計算優(yōu)先級，選擇注意焦點。第55頁/共63頁第五十六頁，共63頁。（3）按照下列原則執(zhí)行注意焦點。如果注意焦點是一個知