态势感知知识图谱

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1、一、态势感知（SA）定义SA的正式定义是“对一定时间和空间环境中的元素的感知，对它们的含义的理解，并对他们稍后状态的投影，态势感知这个词最早来自于军队飞行员的领域。对SA的正式定义分解为三个独立的层次：Level1- 对环境中的元素的感知Level2- 对当前形势的理解（知识图谱的主要应用领域）Level3- 未来状况的投影一级：环境中元素的感知 实现SA的第一步是感知环境中的相关元素的状态，属性和动态。对于每个域和作业类型，所需的要求是完全不同的。飞行员需要感知的要素，如其他飞机，地形，系统状态和警告灯，以及他们的相关特

2、性。在驾驶舱里，持续监控所有相关的系统和飞行数据，其他飞机，和导航数据的任务相当繁重。一个军官需要探测敌人，平民和友军的位置和行动，地形特征，障碍和天气。一个空中交通管制或汽车司机有一套不同的态势感知。二级SA:现状的理解实现良好SA的第二步是理解数据和线索对目标和目的意味着什么。理解（第2级SA）基于不相交的1级元素的综合，以及该信息与个人目标的对照（图2.3）。它涉及集成许多数据以形成信息，并且优先考虑组合信息与实现当前目标相关的重要性和意义。2级SA类似于具有高水平的阅读理解，而不是仅仅阅读单词。军事指挥官的2级SA

3、可能涉及理解在给定地点的行动报告，这意味着敌军正在附近集结。或者它可能意味着看到沿着道路的车辆轨道，并从那里确定什么类型的部队和单位在军官自己的部队之前。通过理解数据块的重要性，具有2级SA的个体将特定目标相关的含义和意义与手头的信息相关联。三级SA：对未来状态的映射一旦人们知道这些元素是什么以及它们对于当前目标意味着什么，预测这些元素在（至少在短期内）将做什么的能力构成了3级SA。一个人只能通过了解情况（2级SA）以及他们正在使用的系统的功能和动态，达到3级SA。陆军指挥官可以映射到敌方部队接近的方向和他们自己的行动的可

4、能影响，基于他们已经生成的2级SA。飞行员和空中交通管制员积极工作，预测其他飞机的运动并提前预见问题。使用当前情境理解来形成预测需要对领域（高度发展的心理模型）有非常好的理解，并且在心理上可能是相当苛刻的。许多领域的专家花费大量时间来形成3级SA，利用空余时间来生成这些预测。通过不断地前向映射，他们能够制定一套现成的战略和对事件的反应。这让他们掌握主动，避免许多不期望的情况，并且当各种事件发生时也非常快速地响应。二、知识图谱1.知识图谱的概念知识图谱旨在描述真实世界中存在的各种实体或概念及其关系,其构成一张巨大的语义网络图

5、，节点表示实体或概念，边则由属性或关系构成。实体:指的是具有可区别性且独立存在的某种事物。如某一个人、某一个城市、某一种植物等、某一种商品等等。世界万物有具体事物组成，此指实体。如图1的“中国”、“美国”、“日本”等。，实体是知识图谱中的最基本元素，不同的实体间存在不同的关系。语义类（概念）：具有同种特性的实体构成的集合，如国家、民族、书籍、电脑等。概念主要指集合、类别、对象类型、事物的种类，例如人物、地理等。内容:通常作为实体和语义类的名字、描述、解释等，可以由文本、图像、音视频等来表达。属性(值):从一个实体指向它的属

6、性值。不同的属性类型对应于不同类型属性的边。属性值主要指对象指定属性的值。如图1所示的“面积”、“人口”、“首都”是几种不同的属性。属性值主要指对象指定属性的值，例如960万平方公里等。关系:形式化为一个函数，它把kk个点映射到一个布尔值。在知识图谱上，关系则是一个把kk个图节点(实体、语义类、属性值)映射到布尔值的函数。基于三元组是知识图谱的一种通用表示方式，三元组的基本形式主要包括(实体1-关系-实体2)和(实体-属性-属性值)等。每个实体(概念的外延)可用一个全局唯一确定的ID来标识，每个属性-属性值对(attrib

7、ute-valuepair，AVP)可用来刻画实体的内在特性，而关系可用来连接两个实体，刻画它们之间的关联。2.知识图谱的架构知识图谱的架构包括自身的逻辑结构以及构建知识图谱所采用的技术（体系）架构。2.1知识图谱的逻辑结构知识图谱在逻辑上可分为模式层与数据层两个层次，数据层主要是由一系列的事实组成，而知识将以事实为单位进行存储。如果用(实体1，关系，实体2)、(实体、属性，属性值)这样的三元组来表达事实，可选择图数据库作为存储介质，例如开源的Neo4j、Twitter的FlockDB、sones的GraphDB等。模式层

8、构建在数据层之上，是知识图谱的核心，通常采用本体库来管理知识图谱的模式层。本体是结构化知识库的概念模板，通过本体库而形成的知识库不仅层次结构较强，并且冗余程度较小。2.2知识图谱的体系架构图1知识图谱的技术架构知识图谱的体系架构是其指构建模式结构，如图2.1所示。其中虚线框内的部分为知识图谱的构建过程，