一种基于复杂度粒度的数字飞行器源代码书写方法与流程

1.本发明涉及人工智能技术领域，更具体的说是涉及一种基于复杂度粒度的数字飞行器源代码书写方法。


背景技术：

2.飞行器源代码书写是一个复杂的过程，飞行器及其所处环境构成一个复杂系统，对应的数字孪生系统是特定的多动态、多空间尺度、多物理场耦合的系统，单纯用分解方法进行飞行器源代码书写，工作量庞大，甚至会超出计算机的计算能力。有些问题在细粒度的解并不优于粗粒度的解，即使分解更细，也无法得到更准确的解，只是对计算机的算力造成浪费。并且当前计算机的智能化程度有待提高，解决复杂问题过程中决策的人力成本过高。
3.然而当前的源代码书写方法主要涉及分解、推理等还原论的经典方法，缺少整体论的宏观思考。
4.因此，如何提供一种算力利用率高的基于定性思维与定量思维统一粒度框架的数字飞行器源代码书写方法是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种基于定性思维与定量思维统一粒度框架的的数字飞行器源代码书写方法，用于复杂飞行器研制过程中数字飞行器源代码的书写，以及数字孪生系统的构造，提高了数字飞行器智能构造的效率，降低了数字飞行器智能构造的成本，降低了复杂飞行器的研制成本。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种基于复杂度粒度的数字飞行器源代码书写方法，包括以下步骤：
8.s1.以点模型、流模型和场模型三个锚点构建点流场框架，作为数字飞行器源代码书写的定性思维粒度框架，首先对任意所给数字飞行器进行定性评价；
9.s2.明确点模型粒度的数字飞行器的定义、流模型粒度的数字飞行器的定义和场模型粒度的数字飞行器的定义；
10.s3.将数字飞行器模型按照复杂度分成不同粒度；
11.s4.根据学生成长规律把数字飞行器源代码书写的复杂度划分为不同的台阶；
12.s5.将数字飞行器模型复杂度的粒度与源代码书写复杂度的台阶对应，作为数字飞行器源代码书写的定量思维粒度框架；
13.s5.将定量思维粒度框架嵌入到点流场粒度框架中，形成可在定性思维粒度框架与定量思维粒度框架之间自由跨越的定性思维与定量思维统一粒度框架，称为可自由跨越定性与定量思维的粒度框架；
14.s6.专用人工智能应用所述可自由跨越定性与定量思维的粒度框架进行数字飞行器源代码书写。
15.优选的，所述点模型、所述流模型和所述场模型三个锚点，分别对应不同粒度的数
字卫星，从数值的角度对动力学问题进行了划分，形成所述点流场框架，对模型复杂度进行了明确划分。
16.优选的，定义所述点模型为假定的理想卫星平台，将卫星平台理想化为一个质点，所述点模型中明确了要按卫星真实部件建立载荷的模型；
17.所述流模型假定数字卫星模型内的各个子系统和各个部件互不干扰，卫星能力由载荷和各子系统部件及其协作关系决定，工作时除了功能流所涉及的参数，不会对周围的其它部件产生影响，将卫星系统层面的问题简化为各个子系统给定约束下的能力最大化问题；
18.所述场模型为借取数字孪生系统的多动态多尺度多概率多物理场耦合特点，定义集成轨道、姿态和微振动多频谱动态，天体、整星和零部件局部细观多空间尺度，机电热光磁辐射多物理场耦合的卫星能力模型。
19.优选的，s3的具体内容为：根据数字飞行器的复杂度，确定数字飞行器源代码书写的复杂度，并提取数字飞行器源代码书写过程中决策复杂性的多粒度描述。
20.优选的，s4中学生成长规律为学生学习掌握知识与技能的按粒度不断逐级深化的过程，对学生的学习进度进行统计得到所述学生成长规律。
21.优选的，将决策复杂性的多粒度描述与源代码书写复杂度的台阶对应，根据点流场三个锚点，嵌入到点流场框架中，数字飞行器源代码书写过程中决策复杂性的粒度按照所述学生成长规律平滑过渡，在点流场框架进行进一步细化，形成可在定性思维粒度框架与定量思维粒度框架之间自由跨越的定性思维与定量思维统一粒度框架，供专用人工智能书写源代码使用。
22.优选的，s6的具体内容包括：
23.s61.所述专用人工智能获取待书写的数字飞行器模型，将数字飞行器模型粗粒度适配点流场框架，按照所述点模型、所述流模型和所述场模型三个粒度模型定义，建立各粒度模型方案，判断各方案能否解决问题；
24.若点模型和所述流模型无法解决，场模型可以解决问题，执行s62；
25.若所述点模型无法解决，所述流模型和所述场模型均可以解决问题，执行s63；
26.若所述点模型、所述流模型和所述场模型均可解决，直接用所述点模型进行解决；
27.s62.此时解决问题所需模型的粒度位于流和场之间，应用粒计算商空间保假原理，从流开始细分粒度，不断执行细化，直至不确定性小于预设阈值，按对应粒度仿真；
28.s63.此时解决问题所需模型的粒度位于点和流之间，应用粒计算商空间保假原理，从点开始细分粒度，不断执行细化，直至不确定性小于预设阈值，最终得到符合要求的数字飞行器源代码。
29.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于复杂度粒度的数字飞行器源代码书写方法，在本发明中，数字飞行器点流场多粒度定性定量思维统一框架充分考虑了数字飞行器源代码书写中的不确定性，为数字飞行器源代码的书写提供了一个一般性的框架，使专用人工智能可以在一定程度上比较合理的模拟人类的抽象思维能力，为专用人工智能如何学习人类处理复杂专业问题的思考过程提供了方法，用于复杂飞行器研制过程中数字飞行器源代码的书写，以及数字孪生系统的构造，提高了数字飞行器智能构造的效率，降低了数字飞行器智能构造的成本，降低了复杂飞行器的研制成本。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
31.图1附图为本发明提供的基于定性定量思维统一框架的数字飞行器源代码书写方法流程示意图；
32.图2附图为本发明提供的基于定性定量思维统一框架的数字飞行器源代码书写方法中数字飞行器的点流场三个锚点示意图；
33.图3附图为本发明提供的基于定性定量思维统一框架的数字飞行器源代码书写方法中按照粒度将模型复杂度嵌入点流场框架示意图；
34.图4附图为本发明提供的基于定性定量思维统一框架的数字飞行器源代码书写方法中按照学生成长规律将模型复杂度划分成不同的台阶流程示意图；
35.图5附图为本发明提供的基于定性定量思维统一框架的数字飞行器源代码书写方法s7的流程示意图。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.本发明实施例公开了一种基于复杂度粒度的数字飞行器源代码书写方法，如图1
‑
4所示，包括以下步骤：包括以下步骤：
38.s1.以点模型、流模型和场模型三个锚点构建点流场框架，作为数字飞行器源代码书写的定性思维粒度框架，首先对任意所给数字飞行器进行定性评价；
39.s2.明确点模型粒度的数字飞行器的定义、流模型粒度的数字飞行器的定义和场模型粒度的数字飞行器的定义；
40.s3.将数字飞行器模型按照复杂度分成不同粒度；
41.s4.根据学生成长规律把数字飞行器源代码书写的复杂度划分为不同的台阶；
42.s5.将数字飞行器模型复杂度的粒度与源代码书写复杂度的台阶对应，作为数字飞行器源代码书写的定量思维粒度框架；
43.s5.将定量思维粒度框架嵌入到点流场粒度框架中，形成可在定性思维粒度框架与定量思维粒度框架之间自由跨越的定性思维与定量思维统一粒度框架，称为可自由跨越定性与定量思维的粒度框架；
44.s6.专用人工智能应用可自由跨越定性与定量思维的粒度框架进行数字飞行器源代码书写。
45.为了进一步实施上述技术方案，点模型、流模型和场模型三个锚点，分别对应不同粒度的数字卫星，从数值的角度对动力学问题进行了划分，形成点流场框架，对模型复杂度进行了明确划分。
46.需要说明的是：
47.不同粒度的仿真会带来不同大小的不确定性，粒度越细，不确定性越小，当粒度细到一定程度时不确定性足够小，足以解决问题，不需要再花代价继续细化。粒度可以无限划分，这是计算机专用人工智能不能做到的。三支决策理论提出接受、拒绝、延迟决策三种决策方案，依此提出三个锚点，既合理的划分了粒度，又使计算机能执行。
48.为了进一步实施上述技术方案，点模型：这是粒度最粗的模型，按卫星平台是理想的定义最简单的点模型，在点模型粒度下，卫星的能力只取决于载荷和轨道约束，卫星燃料有限，改变轨道是代价很大的事，不会轻易实施。在考虑轨道约束后，假定卫星子系统都是理想的，可以完美的支持载荷的工作，则载荷能力决定了卫星的能力。
49.流模型：假定下，按各个子系统和各个部件都是互不干扰，这样卫星子系统能力就是由各个部件和各个部件协同工作关系决定的，这个协同工作一定要符合某种原理，工作原理决定了系统的结构。一般情况下，这种结构像流水一样存在上下游关系。如姿态控制子系统，信号是从敏感器传到控制器再传到执行机构。供电子系统，是太阳帆板产生电，供给蓄电池和各个单机部件。定义各个单机都是理想部件，工作时除了功能流所涉及的参数，不会对周围的其它部件产生影响的卫星模型为数字卫星的流模型。流模型在子系统功能上是闭环的，所以可以在地面检查验证，如桌面联调、运动学动力学转台试验、热真空高低温环境试验等，都可以验证流模型的精度。流模型与现在通用的子系统设计模型没有本质区别，都是假定除了总体给出的设计约束外，各个子系统之间再不存在相互耦合，将卫星系统层面的问题简化为各个子系统给定约束下的能力最大化问题。
50.场模型：借取数字孪生系统的多动态多尺度多概率多物理场耦合特点，本文定义集成天体、整星、零部件局部细观多空间尺度，轨道、姿态、微振动多频谱动态、机电热光磁辐射多物理场耦合的卫星模型为数字卫星的场模型，在整星和部件尺度，分别定义多个物理场的干扰程度。场模型是针对卫星个体的，不同的卫星，在动态频率、空间尺度、物理场耦合特征是不一样的，场模型是目前最小粒度的数字卫星模型，场模型与数字孪生和平行系统的建模要求是一致的。个性化卫星的场模型，至少要和卫星在轨运行遥测数据比对，才能量化模型的不确定性，并根据差异进行反复的模型和参数修正，降低模型的不确定性。
51.为了进一步实施上述技术方案，s3的具体内容为：根据数字飞行器的复杂度，确定数字飞行器源代码书写的复杂度，并提取数字飞行器源代码书写过程中决策复杂性的多粒度描述。
52.需要说明的是：
53.对书写数字飞行器源代码这种复杂决策，人类是先评估问题的复杂度和自己逻辑推理的代价，对问题简化，避免无休止的思考。从粒计算的角度看，是调整概念的抽象粒度，通过放大概念的不确定性来简化概念之间的耦合关系。在人类的思考过程中，应用了粒计算商空间保假原理，一个问题在某个商空间定义的粒度下无解，则在比它更细的粒度下也无解，所以简化后还不行的方案肯定不可行，这样过滤后，再细化各可行方案的粒度，直到不确定性足够小。
54.为了进一步实施上述技术方案，s4中学生成长规律为学生学习掌握知识与技能的按粒度不断逐级深化的过程，对学生的学习进度进行统计得到学生成长规律。
55.需要说明的是：
56.不同的学生是随时变动起伏的个体，而教育的过程基本上依循一定的准则。统计大量学生学习和掌握数字卫星建模的成长过程，也就是掌握数字飞行器源代码书写的复杂度的过程，得出一个平均的成长规律，根据学生成长规律，对源代码书写的复杂度进行分级定义，将决策的复杂性划分成无限多个台阶，每个台阶复杂度逐级提高。
57.为了进一步实施上述技术方案，将决策复杂性的多粒度描述与源代码书写复杂度的台阶对应，根据点流场三个锚点，嵌入到点流场框架中，数字飞行器源代码书写过程中决策复杂性的粒度按照学生成长规律平滑过渡，在点流场框架进行进一步细化，形成可在定性思维粒度框架与定量思维粒度框架之间自由跨越的定性思维与定量思维统一粒度框架，供专用人工智能书写源代码使用。
58.需要说明的是：
59.如果仅有点、流、场三个粒度供数字飞行器智能构造系统切换，数字飞行器智能构造系统解决复杂问题的能力仍旧有限，且智能化程度不够高，对算力仍旧有很高的要求，甚至浪费大量算力。
60.人类的思考过程中，应用了粒计算商空间保假原理，一个问题在某个商空间定义的粒度下无解，则在比它更细的粒度下也无解，所以简化后还不行的方案肯定不可行，这样过滤后，再细化各可行方案的粒度，直到不确定性足够小。
61.将数字飞行器的粒度与源代码书写复杂度的台阶对应，对比点流场基准分别嵌入，把数字飞行器的复杂度划分成有限变化，形成可在定性思维粒度框架与定量思维粒度框架之间自由跨越的定性思维与定量思维统一粒度框架，供专用人工智能理解。
62.为了进一步实施上述技术方案，如图5所示，s6的具体内容包括：
63.s61.专用人工智能获取待书写的数字飞行器模型，将数字飞行器模型粗粒度适配点流场框架，按照点模型、流模型和场模型三个粒度模型定义，建立各粒度模型方案，判断各方案能否解决问题；
64.若点模型和流模型无法解决，场模型可以解决问题，执行s62；
65.若点模型无法解决，流模型和场模型均可以解决问题，执行s63；
66.若点模型、流模型和场模型均可解决，直接用点模型进行解决；
67.s62.此时解决问题所需模型的粒度位于流和场之间，应用粒计算商空间保假原理，从流开始细分粒度，不断执行细化，直至不确定性小于预设阈值，按对应粒度仿真；
68.s63.此时解决问题所需模型的粒度位于点和流之间，应用粒计算商空间保假原理，从点开始细分粒度，不断执行细化，直至不确定性小于预设阈值，最终得到符合要求的数字飞行器源代码。
69.本发明先提出点流场三个锚点作为一般性框架的基准。引入粒度的概念，将数字飞行器的复杂度分成不同的粒度，从教育学出发，依据学生成长规律把数字飞行器源代码书写的复杂度划分成不同的台阶。将数字飞行器的粒度与源代码书写复杂度的台阶对应，嵌入到以点流场为基准的框架中，形成可在定性思维粒度框架与定量思维粒度框架之间自由跨越的定性思维与定量思维统一粒度框架，供专用人工智能使用。
70.数字飞行器点流场多粒度定性定量思维统一框架充分考虑了数字飞行器源代码书写中的不确定性，为数字飞行器源代码的书写提供了一个一般性的框架，使专用人工智能可以在一定程度上比较合理的模拟人类的抽象思维能力，为专用人工智能如何学习人类
处理复杂专业问题的思考过程提供了方法，用于复杂飞行器研制过程中数字飞行器源代码的书写，以及数字孪生系统的构造，提高了数字飞行器智能构造的效率，降低了数字飞行器智能构造的成本。
71.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
72.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。