一種基于任務驅動的艦船損管對話式訓練仿真系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及仿真技術領域，更具體的說，是一種基于任務驅動的艦船損管對話式 訓練仿真系統。
【背景技術】
[0002] 損害管制（簡稱損管，包括抗沉、消防等），是保障艦船生命力的重要防線。準確、 高效地進行損管指揮，是能否取得損管成功的關鍵。因此，在平時必須加強艦員損管指揮能 力的訓練，W提高災害后的處置效能。目前的損管指揮訓練系統，主要借助于電腦軟件界 面，用戶通過鼠標點擊一系列的按鈕完成，用戶不能感受自己口令的下達過程，也不能感受 自己的指揮口令對災害發展蔓延的影響。因此，目前的訓練方式沉浸感不強，用戶缺少實際 損管指揮過程的體驗，是一種"學習式"的無聲訓練。學員難W從完成損管任務的角度體驗 指揮流程，無法用語言交流的方式體驗損管指揮口令的下達和損管任務的協調，與實戰條 件下的損管指揮過程存在明顯的區別。
[0003] 考慮到損管指揮設及的系統裝備種類繁多、指揮流程復雜、指揮決策環節多、組訓 困難；因此，目前迫切需要一種沉浸感強、能夠展示復雜指揮環節、能夠體現真實損管指揮 過程、便于訓練和考核的語音對話式訓練系統。目前，雖然語音對話技術已經在諸如電話接 聽、機器人語音識別等商業領域有所應用，但是，由于艦船損管指揮訓練領域的特殊性，其 系統結構設計、模塊設計、知識表示、對話管理、答案評判等很多關鍵問題，依然沒有得到解 決。

【發明內容】

[0004] 有鑒于此，本發明的技術目的是提供一種基于任務驅動的艦船損管對話式訓練仿 真系統，使學員與專家系統通過語音交談方式，完成損管指揮全流程的各環節仿真訓練，并 且對錯誤或者遺漏的指揮口令給予糾正和提示，沉浸感強，能夠展示復雜指揮環節，真正體 現真實損管指揮過程，便于訓練和考核。
[0005] 為了達到上述目的，本發明的技術方案是該樣實現的：
[0006] 一種基于任務驅動的艦船損管對話式訓練仿真系統，包括
[0007] 專家知識庫模塊，用于存儲艦船損管訓練任務設及的專家知識；
[000引任務選取模塊，用于提供界面W供用戶選取待訓練任務；
[0009] 專家問題生成模塊，用于在專家知識庫模塊查詢待訓練任務設及的專家知識，按 照知識對應的問題表達規范生成專家問題文本，并為專家問題文本配置問題提示信息；
[0010] 語音合成模塊，用于將專家問題文本轉化為音頻信號并輸出；
[0011] 語音識別模塊，用于接收針對專家問題的回答音頻信號，并將其識別為自然語 言；
[0012] 自然語言理解模塊，用于將識別得到的自然語言轉化為系統可識別的回答文本信 息；
[0013] 答案評判模塊，用于將針對專家問題的回答本文信息與專家知識庫模塊中的專家 知識進行匹配，從而判定回答的正確性；
[0014] 專家對話管理模塊，包括高層對話管理模塊和底層對話管理模塊；所述高層對話 管理模塊，用于在回答正確時切換至下一個專家問題文本；所述底層對話管理模塊，用于在 回答錯誤時提供問題提示信息。
[0015] 進一步地，所述專家知識采用知識模板表示，所述知識模板表示為：
[0016] [災害][主體，類型][工具，類型][位置，類型][動作，類型][提問要素];其 中，
[0017] 所述災害是指損管訓練的處置對象；
[001引所述主體指損管行動的執行人；
[0019] 所述工具指損管器材和裝備；
[0020] 所述位置指執行人工作的艙室、區域；所述動作指具體損管執行行動；
[0021] 所述提問要素是指針對主體、工具、位置、動作的哪一個進行提問；
[0022] 所述類型包括=種屬性：或、與和順序；或的含義是；包含所有元素中任意一個； 與的含義是；包含所有元素；順序的含義是；體現元素之間的先后順序。
[0023] 進一步地，所述專家問題生成模塊包括問題描述模塊和問題提示模塊；問題描述 模塊為知識庫中的各要素設定了相應的問題表達規范，按照規范生成專家問題文本；問題 提示信息模塊為知識庫中的各要素設定了相應的提示信息，當學員回答錯誤時，便會呈現 相應的提示信息，提示信息為圖片、視頻或語音。
[0024] 進一步地，還包括訓練結果評估模塊，用于結合訓練任務預測模型，根據學員做出 的回答和耗費時間預測損管發展勢態，使用評估指標確定學員訓練評估結果。
[0025] 進一步地，所述評估指標為損管指揮時間段內的災害蔓延面積、艦艇最終的安全 性指標或回答提示次數。
[0026] 進一步地，所述使用評估指標確定學員訓練評估結果的具體過程為：
[0027] 首先從艦船安全性能否滿足要求的角度定性地對訓練效果進行評判，評判準則如 下：
[002引①訓練完成時，如果火災引起了彈藥庫爆炸或油艙爆炸，則訓練成績為不合格；
[0029] ②訓練完成時，如果進水超過了艦艇的最大可浸水長度，則訓練成績為不合格；
[0030] ⑨訓練完成時，如果艦艇的不沉性指標中有一個或多個超出安全范圍，則訓練成 績為不合格；
[0031] ④訓練完成時，如果火災或進水導致全艦喪失機動能力或者作戰能力，則訓練成 績為不合格；
[003引⑥訓練完成時，如果船體剩余結構強度不足導致船體斷裂，則訓練成績為不合 格；
[0033] ⑧訓練完成時，如果船體沒有出現①~⑥中的任意一種情況，則訓練成績為合 格；
[0034] 當艦船安全性能評判合格時，根據當前艦船生命力指標的大小，對訓練成績進行 定量地計算：
[003引乂Y)化，=(y而(')-S,nm(')) xl00/,V
[0036] 其中，SuW表示訓練結束時第i個艦船生命力指標歸一化數值；Sm"a)表示訓練 結束時第i個艦船生命力指標的最大值；Sm^a)表示訓練結束時第i個艦船生命力指標的 最小值；N表示訓練結束時艦船生命力指標的總個數。
[0037] 進一步地，還包括損管可視化顯示模塊，用于對全艦艙室、損管資源、損管系統和 艦艇外形進行=維可視化顯示。
[003引本發明方法的有益效果體現在：
[0039] 1、本發明W各類損管任務為驅動，通過智能對話模擬實際專家指導訓練過程，采 取"一問一答"的訓練方式、"逐層、逐級、逐點"分解損管指揮訓練過程，用戶將在可視化的 艦船災害狀態下，擔任"損管指揮員"的角色捶救艦艇。本發明為參訓人員提供一個模擬的、 有趣的、方便的啟發式、引導式訓練平臺，可大大提高損管指揮訓練的效能。
[0040] 2、參訓人員通過與"損管指揮專家"的對話，能夠切實地感受自身損管口令的不足 W及損管指揮環節的失誤，能夠直觀地感受到損管指揮的對與錯、快與慢對災害蔓延發展 的影響，具有很高的實用價值。
【附圖說明】
[0041] 圖1是系統結構構成圖。
[0042] 圖2是專家問題結構圖。
【具體實施方式】
[0043] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發明，并 不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所設及到的技術特征只要 彼此之間未構成沖突就可W相互組合。
[0044] 如圖1所示，本發明基于任務驅動的艦船損管對話式訓練仿真系統包括專家知識 庫模塊、任務選取模塊、專家問題生成模塊、語音合成模塊、語音識別模塊、自然語言理解模 塊、答案評判模塊和專家對話管理模塊。
[0045] 首先用戶在系統界面上，選擇要訓練的損管指揮任務。接著，專家系統開始對用戶 進行語音提問。用戶通過語音進行回答，用戶的語音輸入，將通過語音識別模塊和語法庫 轉化為系統可W識別的字符串。然后，通過自然語言理解模塊，在數據詞典的配合下，將連 續漢語文字轉化為答案評判模塊可識別的文本信息。該文本信息將通過答案評判模塊，與 專家知識模塊的知識信息進行比對。如果正確，則高層對話管理模塊將自動組織下一個主 題的對話；如果不正確，則底層對話管理模塊將針對該對話主題進行提示暗示，當回答正確 后，高層對話管理模塊將自動切換主題。針對新的任務，可W擴展專家知識庫模塊，并通過 專家問題生成模塊，組織新的問題，并通過語音合成模塊，W語音的方式輸出給用戶。用戶 聽到后，再進行語音對話，如此循環進行，直到該訓練任務的專家知識完全得到訓練后，系 統停止該訓練任務的運行。此后，用戶可再選擇新的訓練任務或者退出訓練系統。
[0046] 下面對各模塊詳細說明：
[0047] (1)專家知識庫模塊
[0048] 專家知識庫模塊用于存儲每個艦船損管任務設及的所有專家知識，它是系統生成 問題的基礎。
[0049] 艦船損管任務對應著艦船損管訓練的各種主題，譬如主機艙油柜起油火、主機艙 大破損、電站艙起電火、艦艇姿態不正常、彈藥艙異常高溫等等。
[0050] 對于每一類損管任務存儲有相關