基于本体论的汽车故障诊断知识建模及知识系统的研究

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随着汽车的普及,汽车故障诊断越来越受到人们关注。但是目前汽车故障诊断知识往往是异构的且相互之间缺乏语义关联,造成该领域没有通用的可共同理解的概念模型,知识的获取、表达、共享和复用成为困难。许多汽车生产厂家和科研单位投入大量精力对汽车故障诊断进行研究,其研究成果往往没有通用性,而且往往发生“重复设计”,造成资源浪费。本体论可提供通用的可共享的领域知识模型,本文利用本体论对汽车故障诊断知识及其知识系统进行了研究。论文的主要工作体现在以下几个方面:(1)利用本体编辑工具Protege,改进的七步法、Unified Model Langauage和故障树指导构建汽车故障诊断领域通用的本体模型,定义了基本故障诊断模块、复杂的推理诊断模块、道路辅助系统模块、汽车知识学习模块四大模块,规范汽车故障诊断领域的概念和术语,明确概念和概念之间的关系,并使用Racer对本体模型进行了逻辑检查,为该领域提供良好的语义基础,并对该领域知识进行表达,解决了汽车故障诊断领域没有通用的可共同理解的概念模型的问题。(2)利用Jena API解析本体模型,结合Simple Protocol and RDF Query Language和Rules规则完成查询和推理,实现了基于本体论的汽车故障诊断知识系统的基本功能,为构建通用的汽车故障诊断系统提供了新的方法。(3)利用基于跨平台的Java语言编写知识系统,实现了基本查询功能、复杂推理功能、道路辅助功能、互动求助功能、学习功能五大功能。通过案例验证,本文所提出的基于本体论的建模方法能够实现汽车故障诊断领域知识的语义表达与集成,开发的知识系统具备一定的智能性和可扩展性,有一定的实际应用价值。
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
第1章 绪论第10-16页
    1.1 课题的研究背景第10页
    1.2 课题的目的和意义第10-11页
    1.3 国内外研究现状第11-13页
        1.3.1 国内研究现状第11-12页
        1.3.2 国外研究状况第12页
        1.3.3 文献对本文的启示和不足第12-13页
    1.4 论文研究思路及章节安排第13-16页
        1.4.1 论文的研究思路第13页
        1.4.2 论文的章节安排第13-16页
第2章 本体论及其应用现状第16-25页
    2.1 本体论的含义第16-17页
    2.2 本体论与语义网的关系第17-18页
    2.3 本体描述语言第18-20页
    2.4 本体描述逻辑第20-21页
    2.5 本体建模方法第21-23页
        2.5.1 本体的建模基元第21-22页
        2.5.2 本体的开发方法第22-23页
    2.6 本体建模工具第23-24页
    2.7 本章小结第24-25页
第3章 基于本体的汽车故障诊断知识的表达第25-44页
    3.1 改良的七步法建模方法第25-27页
    3.2 汽车故障诊断本体模型总体分析第27-29页
        3.2.1 汽车故障诊断总体分析第27-29页
    3.3 基于UML构建本体模型第29-33页
        3.3.1 UML的介绍第29页
        3.3.2 选用UML辅助构建本体模型的原因第29-30页
        3.3.3 如何用UML表示OWL、本体第30-33页
        3.3.4 发动机不能启动UML表示第33页
    3.4 基于故障树构建本体模型第33-35页
        3.4.1 故障树的的介绍第33-34页
        3.4.2 故障树在本体建模中的应用第34-35页
    3.5 实际汽车故障诊断本体模型各模块说明第35-41页
        3.5.1 基本故障诊断模块第35-38页
        3.5.2 复杂的推理诊断模块第38-39页
        3.5.3 道路辅助系统模块第39-40页
        3.5.4 汽车知识学习模块第40-41页
    3.6 故障诊断模型的合理性分析第41-43页
    3.7 本章小结第43-44页
第4章 基于本体的汽车故障诊断知识的查询与推理研究第44-49页
    4.1 Jena介绍及使用第44-47页
        4.1.1 Jena的介绍第44-45页
        4.1.2 Jena的使用第45-47页
    4.2 SPARQL介绍及使用第47页
    4.3 Rules规则介绍及编写第47-48页
    4.4 SPARQL与Rules规则联合代码示例第48页
    4.5 本章小结第48-49页
第5章 基于本体论的汽车故障诊断知识系统的开发与实现第49-60页
    5.1 开发汽车故障诊断知识系统的意义第49-50页
    5.2 开发环境、开发平台、开发工具第50-54页
        5.2.1 基于Java语言的开发环境第50-51页
        5.2.2 Eclipse开发平台第51-52页
        5.2.3 各种插件与工具第52-54页
    5.3 开发技术路线第54-59页
        5.3.1 系统架构第54页
        5.3.2 系统诊断流程及部分实现实例第54-59页
    5.4 本章小结第59-60页
第6章 总结与展望第60-62页
    6.1 本文工作总结第60页
    6.2 进一步的工作展望第60-61页
    6.3 结束语第61-62页
参考文献第62-64页
附:作者攻读硕士学位期间科研成果第64-65页
致谢第65页
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