一种基于语义化网络的信息交换系统

摘要

本发明公开了一种基于语义化网络的信息交换系统，配置于通信组网中有无人对象的网络交换认知一体机上。态势认知器对态势数据进行智能认知与理解，获取认知分析结果作为增值语义信息；语义画像构建器根据有无人对象基本属性与需求数据构建语义画像；语义信息分发器通过计算原始或增值的作战语义信息与有无人对象语义画像的匹配性，生成语义信息分发方案；类人语言描述表达器将分发方案中的语义信息转化为规范化表达语义；之后通过语义信息加密器进行信息加密；语义信息压缩器将加密后的规划化表达语义转化为待分发的二进制数据流，分发给相应的目标对象。本发明相较于传统信息交换机制可提升有无人对象间信息交换的效率、精准性、可靠性与安全性。

权利要求

1.一种基于语义化网络的信息交换系统，其特征在于，包括配置在通信组网中有无人对象的网络交换认知一体机上的态势认知器、语义画像构建器、语义信息分发器、类人语言描述表达器、语义信息加密器和语义信息压缩器；

所述态势认知器，用于接收网络交换认知一体机所搭载有无人对象的侦察、情报信息及其他有无人对象传输的语义信息，通过态势信息融合处理、目标威胁评估和战场态势评估方法进行态势的智能认知与深度理解，对敌方的目标威胁、行动企图和态势演变进行分析、推理和预测，获取认知分析结果，包括目标威胁列表、行动企图分析结果、行为预测结果、演变趋势估计结果，并将认知分析结果传输至语义信息分发器；

所述语义画像构建器，用于接收网络交换认知一体机所搭载有无人对象的基本属性及需求数据，包括名称、担当角色、执行任务、关注目标和所处环境，作为有无人对象画像建模的基础数据；对基础数据采用自然语言处理方法分析有无人对象自身特性与需求偏好，提取有无人对象的兴趣标签；并基于图数据库的存储形式对兴趣标签进行管理，构建有无人对象语义画像，将有无人对象语义画像传输至语义信息分发器；

所述语义信息分发器，用于将作战语义信息与有无人对象语义画像作为输入，其中作战语义信息包括网络交换认知一体机所搭载有无人对象的侦察信息、其他有无人对象传输的语义信息以及态势认知器传输的认知分析结果，采用协同过滤推荐算法挖掘作战语义信息与目标对象语义画像之间的匹配关系，发现与目标对象具有高度相关性的作战语义，生成语义信息分发方案，即作战语义信息和对应分发对象的关联集合，并将语义信息分发方案传输至类人语言描述表达器；

所述类人语言描述表达器，用于依据事先确定的语法结构、句法语义与语用特征，采用基于模板的方法，将语义信息分发方案中待分发的作战语义信息转化为规范化的表达语义，并将更新后的语义信息分发方案传入语义信息加密器；

所述语义信息加密器，用于接收类人语言描述表达器更新后的语义信息分发方案，利用短语替换方法改变语义信息分发方案中规范化表达语义的文字组成，对规范化表达语义进行消息加密，并将更新后的语义信息分发方案传输至语义信息压缩器；

所述语义信息压缩器，用于接收语义信息加密器更新后的语义信息分发方案，针对其中经规范化表述和加密后的作战语义信息，采用统计建模方法与字典建模方法的融合方法进行深度压缩编码，生成可在语义化网络中传输的二进制数据，并将二进制数据传输至语义信息分发方案中作战语义信息对应的有无人对象处。

2.根据权利要求1所述的一种基于语义化网络的信息交换系统，其特征在于，所述类人语言描述表达器的具体处理过程为：

首先基于事先构建的军事语料库抽取军事文本高频词，同时分析军事文本的句法语义特征和结构特征；然后针对语义信息分发方案中具体的待分发作战语义信息，确定呈现信息中的哪些内容，以及选定哪些词来表示待呈现内容；最终采用基于模板的方法，将选定好的词汇以符合自然语言的方式输出，生成规范化表达语义更新至语义信息分发方案中，并传输至语义信息加密器。

3.根据权利要求1所述的一种基于语义化网络的信息交换系统，其特征在于，所述语义信息加密器的具体处理过程为：

首先利用基于词频与词性的短语替换方法构建文本词汇与相应密语的映射关系集合，其中高频词汇同时对应多个密语；然后将语义信息分发方案中的规范化表达语义作为输入，通过已构建的映射关系集合，将规范化表达语义的词汇替换为与之映射的密语，生成加密后的语义信息更新至语义信息分发方案中，并传输至语义信息压缩器。

4.根据权利要求1所述的一种基于语义化网络的信息交换系统，其特征在于，所述语义信息压缩器的具体处理过程为：

采用文本文件无损数据压缩的统计建模方法与字典建模方法的融合方法，首先对作战语义文本中出现的中文字符与词组进行统计并分析各词组适用的语义领域；然后采用变长编码策略，即词频越高的词汇对应的编码应越短，生成词汇和与词汇对应的编码构成的中文压缩字典；将语义信息分发方案中经规范化表述和加密后的语义信息作为输入，在中文压缩字典中依据其中的汉字字符串进行检索匹配，生成与原语义信息对应的压缩后的二进制流，将二进制流传输至语义信息分发方案中作战语义信息对应的有无人对象处。

说明书

一种基于语义化网络的信息交换系统

技术领域

[0001] 本发明属于无人装备协同技术领域，特别涉及一种基于语义化网络的信息交换系统，用于实现军事通信网络中的语义信息交换。

背景技术

[0002] 随着世界各国人工智能与无人/自主系统战略计划的持续推进，未来的战争形态将向着无人化、智能化方向发展，无人化作战将成为基本形态，多无人装备协同作战将成为
主要作战方式，无人装备之间的实时高效协同是获取作战优势的关键，高效协同依赖于无
人装备之间的信息快捷可靠交换，以及基于信息交换的对彼此境遇、状况、需求、意图的认
知和理解。战场环境的复杂性、通联条件的恶劣性、任务的多样性给无人装备之间的信息交
换和彼此理解造成了困难。

[0003] 传统信息交换机制下，交换的内容是原始态势感知数据，其规模大、传输带宽要求高，实战窄带通信条件下很难成功传送；另外，信息从源地址到目的地址的传输过程是通过
0、1数据流机械地在网络交换机之间传送，中间节点无法理解和利用这些信息；且传输数据
不具备语义信息，无法实施基于语义的信息加工、信息推送、威胁告警等高价值操作。

[0004] 面向战场信息高效可靠交换与有效利用的需求，为提升作战场景下无人装备间的信息交换效能，降低信息交换带宽需求，需要研究一种基于语义的信息交换系统，实现网络
交换机的智能升级改造。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于解决传统信息交换机制难以高效、可靠传输作战信息，且无法理解和利用的问题，提出了一种基于语义化网络的信息交换系统，将传统网络交换机升级
为网络交换认知一体机，借助基于语义的信息交换新机理，保障强对抗战场环境的高效可
靠信息传输服务。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

[0007] 一种基于语义化网络的信息交换系统，包括配置在通信组网中有无人对象的网络交换认知一体机上的态势认知器、语义画像构建器、语义信息分发器、类人语言描述表达
器、语义信息加密器和语义信息压缩器；

[0008] 所述态势认知器，用于接收网络交换认知一体机所搭载有无人对象的侦察、情报信息及其他有无人对象传输的语义信息，通过态势信息融合处理、目标威胁评估和战场态
势评估方法进行态势的智能认知与深度理解，对敌方的目标威胁、行动企图和态势演变进
行分析、推理和预测，获取认知分析结果，包括目标威胁列表、行动企图分析结果、行为预测
结果、演变趋势估计结果，并将认知分析结果传输至语义信息分发器；

[0009] 所述语义画像构建器，用于接收网络交换认知一体机所搭载有无人对象的基本属性及需求数据，包括名称、担当角色、执行任务、关注目标和所处环境，作为有无人对象画像
建模的基础数据；对基础数据采用自然语言处理方法分析有无人对象自身特性与需求偏
好，提取有无人对象的兴趣标签；并基于图数据库的存储形式对兴趣标签进行管理，构建有
无人对象语义画像，将有无人对象语义画像传输至语义信息分发器；

[0010] 所述语义信息分发器，用于将作战语义信息与有无人对象语义画像作为输入，其中作战语义信息包括网络交换认知一体机所搭载有无人对象的侦察信息、其他有无人对象
传输的语义信息以及态势认知器传输的认知分析结果，采用协同过滤推荐算法挖掘作战语
义信息与目标对象语义画像之间的匹配关系，发现与目标对象具有高度相关性的作战语
义，生成语义信息分发方案，即作战语义信息和对应分发对象的关联集合，并将语义信息分
发方案传输至类人语言描述表达器；

[0011] 所述类人语言描述表达器，用于依据事先确定的语法结构、句法语义与语用特征，采用基于模板的方法，将语义信息分发方案中待分发的作战语义信息转化为规范化的表达
语义，并将更新后的语义信息分发方案传入语义信息加密器；

[0012] 所述语义信息加密器，用于接收类人语言描述表达器更新后的语义信息分发方案，利用短语替换方法改变语义信息分发方案中规范化表达语义的文字组成，对规范化表
达语义进行消息加密，并将更新后的语义信息分发方案传输至语义信息压缩器；

[0013] 所述语义信息压缩器，用于接收语义信息加密器更新后的语义信息分发方案，针对其中经规范化表述和加密后的作战语义信息，采用统计建模方法与字典建模方法的融合
方法进行深度压缩编码，生成可在语义化网络中传输的二进制数据，并将二进制数据传输
至语义信息分发方案中作战语义信息对应的有无人对象处。

[0014] 进一步的，所述类人语言描述表达器的具体处理过程为：

[0015] 首先基于事先构建的军事语料库抽取军事文本高频词，同时分析军事文本的句法语义特征和结构特征；然后针对语义信息分发方案中具体的待分发作战语义信息，确定呈
现信息中的哪些内容，以及选定哪些词来表示待呈现内容；最终采用基于模板的方法，将选
定好的词汇以符合自然语言的方式输出，生成规范化表达语义更新至语义信息分发方案
中，并传输至语义信息加密器。

[0016] 进一步的，所述语义信息加密器的具体处理过程为：

[0017] 首先利用基于词频与词性的短语替换方法构建文本词汇与相应密语的映射关系集合，其中高频词汇同时对应多个密语；然后将语义信息分发方案中的规范化表达语义作
为输入，通过已构建的映射关系集合，将规范化表达语义的词汇替换为与之映射的密语，生
成加密后的语义信息更新至语义信息分发方案中，并传输至语义信息压缩器。

[0018] 进一步的，所述语义信息压缩器的具体处理过程为：

[0019] 采用文本文件无损数据压缩的统计建模方法与字典建模方法的融合方法，首先对作战语义文本中出现的中文字符与词组进行统计并分析各词组适用的语义领域；然后采用
变长编码策略，即词频越高的词汇对应的编码应越短，生成词汇和与词汇对应的编码构成
的中文压缩字典；将语义信息分发方案中经规范化表述和加密后的语义信息作为输入，在
中文压缩字典中依据其中的汉字字符串进行检索匹配，生成与原语义信息对应的压缩后的
二进制流，将二进制流传输至语义信息分发方案中作战语义信息对应的有无人对象处。

[0020] 本发明与背景技术相比具有如下优点：

[0021] 1. 本发明提出的一种基于语义化网络的信息交换系统，将传统网络交换机升级为网络交换认知一体机，能够自主进行作战信息的认知、理解与分发等智能化处理，解决传
统信息交换模式中威胁预警、支援请求等丰富信息无法被知悉和利用的问题，实现信息的
增值与有效利用，最大程度发挥信息的潜在价值。

[0022] 2. 本发明提出的一种基于语义化网络的信息交换系统，将交换内容的性质更改为蕴含军事语义的作战信息，弥补了现有技术单位字节传递信息量少、信息交换效率低的
缺点，提升高对抗、低带宽条件下作战信息交换的效率和可靠性。

[0023] 3. 本发明提出的一种基于语义化网络的信息交换系统，在网络交换认知一体机中充分考虑有无人对象所处环境、担当角色、执行任务等属性，实现作战信息的精准化、差
异化分发，弥补广播式无差别分发或订阅式固化分发的不足，提高信息交换的高效性和精
准性。

附图说明

[0024] 图1是本发明一种基于语义化网络的信息交换系统的原理框架图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许
会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

[0026] 图1是本发明一种基于语义化网络的信息交换系统具体实施下的原理框架图。

[0027] 在本实施例中，如图1所示一种基于语义化网络的信息交换系统包括态势认知器、语义画像构建器、语义信息分发器、类人语言描述表达器、语义信息加密器和语义信息压缩
器，配置在通信组网中有无人对象的网络交换认知一体机上。

[0028] 所述态势认知器，用于接收网络交换认知一体机所搭载有无人对象的侦察、情报信息及其他有无人对象传输的语义信息，通过态势信息融合处理、目标威胁评估和战场态
势评估方法进行态势的智能认知与深度理解，对敌方的目标威胁、行动企图和态势演变进
行分析、推理和预测，获取认知分析结果，包括目标威胁列表、行动企图分析结果、行为预测
结果、演变趋势估计结果，并将认知分析结果传输至语义信息分发器；

[0029] 所述语义画像构建器，用于接收网络交换认知一体机所搭载有无人对象的基本属性及需求数据，包括名称、担当角色、执行任务、关注目标和所处环境，作为有无人对象画像
建模的基础数据；对基础数据采用自然语言处理方法分析有无人对象自身特性与需求偏
好，提取有无人对象的兴趣标签；并基于图数据库的存储形式对兴趣标签进行管理，构建有
无人对象语义画像，将有无人对象语义画像传输至语义信息分发器；

[0030] 所述语义信息分发器，用于将作战语义信息与有无人对象语义画像作为输入，其中作战语义信息包括网络交换认知一体机所搭载有无人对象的侦察信息、其他有无人对象
传输的语义信息以及态势认知器传输的认知分析结果，采用协同过滤推荐算法挖掘作战语
义信息与目标对象语义画像之间的匹配关系，发现与目标对象具有高度相关性的作战语
义，生成语义信息分发方案，即作战语义信息和对应分发对象的关联集合，并将语义信息分
发方案传输至类人语言描述表达器；

[0031] 所述类人语言描述表达器，用于依据事先确定的语法结构、句法语义与语用特征，采用基于模板的方法，将语义信息分发方案中待分发的作战语义信息转化为规范化的表达
语义，并将更新后的语义信息分发方案传入语义信息加密器；具体处理过程为：

[0032] 首先基于事先构建的军事语料库抽取军事文本高频词，同时分析军事文本的句法语义特征和结构特征；然后针对语义信息分发方案中具体的待分发作战语义信息，确定呈
现信息中的哪些内容，以及选定哪些词来表示待呈现内容；最终采用基于模板的方法，将选
定好的词汇以符合自然语言的方式输出，生成规范化表达语义更新至语义信息分发方案
中，并传输至语义信息加密器。

[0033] 所述语义信息加密器，用于接收类人语言描述表达器更新后的语义信息分发方案，利用短语替换方法改变语义信息分发方案中规范化表达语义的文字组成，对规范化表
达语义进行消息加密，并将更新后的语义信息分发方案传输至语义信息压缩器；具体处理
过程为：

[0034] 首先利用基于词频与词性的短语替换方法构建文本词汇与相应密语的映射关系集合，其中高频词汇同时对应多个密语；然后将语义信息分发方案中的规范化表达语义作
为输入，通过已构建的映射关系集合，将规范化表达语义的词汇替换为与之映射的密语，生
成加密后的语义信息更新至语义信息分发方案中，并传输至语义信息压缩器。

[0035] 所述语义信息压缩器，用于接收语义信息加密器更新后的语义信息分发方案，针对其中经规范化表述和加密后的作战语义信息，采用统计建模方法与字典建模方法的融合
方法进行深度压缩编码，生成可在语义化网络中传输的二进制数据，并将二进制数据传输
至语义信息分发方案中作战语义信息对应的有无人对象处。具体处理过程为：

[0036] 采用文本文件无损数据压缩的统计建模方法与字典建模方法的融合方法，首先对作战语义文本中出现的中文字符与词组进行统计并分析各词组适用的语义领域；然后采用
变长编码策略，即词频越高的词汇对应的编码应越短，生成词汇和与词汇对应的编码构成
的中文压缩字典；将语义信息分发方案中经规范化表述和加密后的语义信息作为输入，在
中文压缩字典中依据其中的汉字字符串进行检索匹配，生成与原语义信息对应的压缩后的
二进制流，将二进制流传输至语义信息分发方案中作战语义信息对应的有无人对象处。

[0037] 本发明实现原理：

[0038] 本发明实现一种基于语义化网络的信息交换系统，该系统配置于通信组网中有无人对象内部的网络交换认知一体机中，包括态势认知器、语义画像构建器、语义信息分发
器、类人语言描述表达器、语义信息加密器和语义信息压缩器。首先通过态势认知器对态势
数据进行智能认知与理解，获取威胁评估、活动规律等认知分析结果作为增值语义信息。然
后通过语义画像构建器根据有无人对象所处环境、承担角色、执行任务等知识构建语义画
像。之后语义信息分发器通过计算原始或增值后的作战语义信息与有无人对象语义画像的
匹配性，生成语义信息分发方案。然后将分发方案中的语义信息依次经过类人语言描述表
达器的规划化表述、语义信息加密器的消息加密、语义信息压缩器的信息压缩等步骤生成
最终的待分发信息，分发给相应的目标对象。本发明相较于传统信息交换机制可实现智能
升级改造后的网络交换认知一体节点，提升有无人对象间信息交换的效率、精准性、可靠性
与安全性。

[0039] 尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技
术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些
变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。