本发明属于输入人机界面技术领域，涉及到一种基于本体的车载人机界面优化系统。
背景技术：
随着汽车的发展水平越来越高，汽车数量越来越多，道路越来越拥堵，无论车内、车外，汽车在驾驶过程中的各种信息越来越多，也越来越复杂，容易导致驾驶员在驾驶过程中识别错误或者识别延时，特别对于新驾驶员，甚至无法理解其指向意义。车载智能终端作为人、车、环境系统信息交流与汇集装置，其宜人性直接影响驾驶过程中的劳动强度，随着人们对车辆性能要求的不断提高、对驾驶智能化的要求也越来越迫切。
随着新技术的不断加入与扩展，智能终端作为驾驶员获取汽车状态信息的关键设备应具有：报告显示实时性、图形图标指示明确性、操控反馈响应智能性、数据信息传输安全可靠性、外观内涵表征宜人性、对象外延通用共孪性、平台架构可移植性、多功能界面淸晰简便性、动态环境抗压稳定性、图息释义处理规范高速性。
尽管上述人机界面设计特点己经非常完善,但车载人机界面是一个系统的设计过程，仍然存在着部分有待改善的方面，主要体现在：
人机界面设计知识获取整理繁琐复杂，车载人机界面涉及广泛的知识领域，由于各系统领域知识之间的整合与统一较困难，特点是标准化需要大大地加强。同时车载人机界面主要以功能性为导向，其设计容易受到某一特定领域如显示特性、应用环境等随机因素的干扰，从而很难全面考虑人机界面的综合设计特性。
人机界面设计优化知识标准化较低，共享、复用较困难，对于设计单位来说，整个发展历史或者在同一个时间段内所设计开发的人机界面数量可以达到上百套甚至更多，由于目前人机界面设计单位大多采用自然语言的方式来进行设计进度反馈，其描述存在着明显的个人知识倾向和分故凌乱等缺点。因此，设计团队很难复用及跟踪到各人机界面的设计进度，同时，人机界面不会也不可能由一个人来完成，大多组成一个设计团队，如果设计知识缺乏标准性和统一性，设计决策人员也难以根据领域设计师的设计特点来整合设计进度，从而导致设计脱节甚至互不兼容，这不仅极大地限制了设计活动的推进，还影响了设计单位的设计水平的提升，无形中降低了人机界面的设计质量，此外，建立起的设计手册也需要符合国家、国际标准和行业规范。
车载人机界面设计知识系统模块化程度低，影响个性化设计的安排，知识工程的运用能将汽车设计方法、设计技术以及设计经验等进行模块化归纳和描述，人机界面设计团队需要调用通用知识，也需要针对人性化用户的要求编辑或者添加参数和规则，从通用设计模型中获取个性设计模型；
部分人机界面设计单位的信息化程度低，过分依赖人的经验，目前人机界面设计单位大多信息化程度不高，从而缺乏对用户的使用效果的实时完整统计及反馈，设计人员在设计优化信息不及时、不全、不准的情况下只能够凭经验来制定设计优化计划，安排设计优化细则，因此无法保证整个设计优化过程的协调。
面对上述问题，使所设计的人机界面要更好地适应车量环境要求和获取更加合理完善的设计方案，就必须寻找新的、高效的设计优化方式，全面提高车载人机界面设计优化方法的质量，减轻设计人员的劳动量和个人知识背景的限制，提高团队协作效果和领域知识通用与共享。
技术实现要素：
本发明提供的一种基于本体的车载人机界面优化系统，解决了设计人员的劳动强度大、设计周期长、设计成本高的问题，同时解决了驾驶疲劳强度和驾驶安全性差的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于本体的车载人机界面优化系统，包括本体模型、优化体系数据库、获取人机界面知识体系、人机界面细化与调整体系和评价体系；所述本体模型用于提取车载人机界面的知识性术语，并构建人机界面设计与优化语义网络；所述优化体系数据库用于存储车载人机界面设计与优化的术语，同时为人机界面提供广泛的设计领域内容；所述获取人机界面知识体系用于获取国家标准、国际标准、习惯以及约定俗成的知识内容；所述人机界面细化与调整体系通过根据评价体系对优化体系数据库中的内容进行调整；所述评价体系用于建立不同的评价体系，实现对人机界面的设计与优化。
进一步地，所述本体模型用于对人机界面知识体系中的知识内容进行提取，并将提取的内容依次进行对象分析、描述识别、语义分类和语义标准化处理，并将处理后的数据存储至语义数据库中，在此过程中，所述本体模型分别与优化体系数据库和评价体系连接；优化体系数据库通过人机界面细化与调整体系分别与评价体系和用户评价进行连接，保证系统的完整性。
进一步地，所述获取人机界面知识体系包括国家标准、国际标准、驾驶习惯和约定俗称的知识内容。
进一步地，所述优化体系数据库包括领域术语、本体属性、本体实例和共享复用。
进一步地，所述本体的构建方法包括TOVE(企业建模评估)法、SENSUS法、Bemaras法、骨架法和METHONTOLOGY法。
进一步地，所述评价体系包括评价环境、评价对象、评价人员、评分方法和评分等级，其中所述评分方法为双激励连续质量评分法，所述评价等级根据评价的内容划分成五个等级。
本发明的有益效果：本发明通过引入本体论知识对虚拟仪表的设计进行定义，并根据汽车智能终端的功能性、友好性架构整体人机界面方案，同时建立一套可供参考的主客我评价标准与优化体系对车载智能终端的设计方案进行优化设计研究，使所设计的系统符合人机工程学的要求，使用该设计方法可以减轻设计人员的劳动强度，缩短人机界面的设计周期，提高设计人员的设计水平，降低设计投资；又可以使所设计优化出的车载人机界面能减轻驾驶疲劳，提高驾较安全性和驾驶乐趣.实现汽车人机界面研究领域的设计理念标准化、设计思想共享化和设计方法规范化。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种基于本体的车载人机界面优化系统示意图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种基于本体的车载人机界面优化系统，包括本体模型、优化体系数据库、获取人机界面知识体系、人机界面细化与调整体系和评价体系；
本体模型用于提取车载人机界面的知识性术语，并构建人机界面设计与优化语义网络；
优化体系数据库用于存储车载人机界面设计与优化的术语，同时为人机界面提供广泛的设计领域内容；
获取人机界面知识体系用于获取国家标准、国际标准、习惯以及约定俗成的知识内容；
人机界面细化与调整体系通过根据评价体系对优化体系数据库中的内容进行调整；
评价体系用于建立不同的评价体系，实现对人机界面的设计与优化。
其中获取人机界面知识体系包括国家标准、国际标准、驾驶习惯和约定俗称的知识内容，本体模型用于对人机界面知识体系中的知识内容进行提取，并将提取的内容依次进行对象分析、描述识别、语义分类和语义标准化处理，并将处理后的数据存储至语义数据库中；在此过程中，本体模型分别与优化体系数据库和评价体系连接，优化体系数据库包括领域术语、本体属性、本体实例和共享复用；优化体系数据库通过人机界面细化与调整体系分别与评价体系和用户评价进行连接，保证系统的完整性。
在获取设计与优化建议后，使用Labview技术，对汽车人机界面进行虚拟设计，架构整体的功能体系，并实时对各功能的细化设计和优化。
本发明中的评价实验与虚拟设计作为本体实例封装进本体知识库中，以便后续的研究提供复用。
本体论是探究世界的本原或基质的社会学理论，根据本体对领域的依赖程度进行分类，包括通用本体、领域本体、应用本体和表示型本体；
通用本体描述的是最普通的术语及术语之间的关系，与具体应用无关，其他本体都是该类本体的特例，例如时间、空间、状态、行为、事件和过程等；
领域本体描述的是特定领域中的术语及术语之间的关系，并对其结构与内容加以约束，形成特定领域中具体知识的基础，例如领域知识的类型、术语和概念；
应用本体描述的是依赖于特定领域和任务的概念及概念之间的关系；
表示型本体描述知识表示的概念化，又不限定于任何特定的领域，从而提供形式化的中性槪念描述。
本体标准化是指在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动，本体标准化包括制定、发布及实施标准的过程。
本体知识的标准化是在构建领域本体之前对所获取概念术语进行统一化处理，以使术语不仅得到领域内认可，还能在共享复用到其他领域也能得到认可，同时在术语与术语之间构建的语义网络也应通循一定的标准化规则。
本体的构建方法包括：
TOVE(企业建模评估)法：TOVE是由加拿大Toronto大学企业集成实验室(Toronto Virtual Enterprise)的Grtninger和Fox总结企业的商业过程和活动建模而提出一系列问题,而采用本体来建立的知识逻辑模型，通过逻辑形式化描述本体的目标、属性和关系，再根据形式化定义的术语将本体的需求衷示出来，同时明确说明术语的定义，并限制其定义中的谓语的解释，最终通过完备的定义回答所提出的问题；
SENSUS法：SENSUS法是由美国Southern California大学信息科学研究所(Information Sciences Institule,ISI)的自然语言团队为研发机器翻译器提供概念结构的方法，它通过对自然语言的提取与合并而成的电子知识集合；
Bemaras法：Bemaras是欧洲Esprit KACTUS项目的主要参与人之一，Bemaras利用本体对非形式化概念进行建模以增强知识的重用性；
骨架法：骨架法是由英国Edinburgh大学AI应用研究所的Uschold和King等人从Enterprise Ontology本体幵发过程中的经验得出使middlcout开发方式提供本体开发的指导方针，集合商业和企业有关的术语及其定义；
METHONTOLOGY法：METHONTOLOGY法由西班牙Madrid理工大学AI实验室开发，它能够构造知识级的本体，包括辨识本体开发过程、基于进化原型的生命周期以及执行每个活动的特殊技术。
综合对比骨架法、评估法、Bemaras法、METHONTOLOGY法和SENSUS法等几种方法的特点，获得服务于人机界面设计的一套本体幵发方法，该方法包括以下几方面：
1、确定本体的领域和范围：本体覆盖的领域、本体用途、本体问题的对应答案以及本体的使用和维护者都可以帮助确定本体的领域和范围；
2、考虑现有本体的复用：设计单位过往设计活动所建立的本体数据库、知识库及方便团队沟通，还能提供后续或者相关设计本体的复用；
3、枚举本体的重要术语：概念化分析是构建本体的关键环节，根据Guarino的定义，以严格性、一致性、依赖性和完整性四个性质作为参考，枚举出所有的术语概念，并为这些术语提供形式化的分析工具，同时不必拘泥于这些术语是否重金，槪念特性关系是否唯一；
4、定义类和类层次：类是大多数本体知识库的核心，其开发方式大多依赖领域专家的个人观点.但无论开发者选择怎样的方式，都起始于具有明显槪念的定义类，继而进行适当的泛化和特性化，使类层次具有描述性的概念；
5、归纳类的属性：属性用来描述类和实例的特性，其具有可逆性和默认值，常见属性有：固有的特性、外在属性、局部和其他个体间的关系；
6、定义属性的约束：不同的属性约束可以用来描述默认值、值类型、应用范围以及其他属性特征等；
7、生成实例：对于领域本体开发而言，最合适的过程都应跟实例应用联系起来，一切真理来源于实践，本体质量的好坏仍需将其放于具体的应用环境中进行评价。
人机界面设计本体的知识获取包括如下步骤：
S1、确定知识的来源：采用人工的方法对各种数据库、文献、专家口述进行抽取槪念、属性、关系和实例模板，本体建模的方法是将概念与逻辑关系构建成一个数据关系网；
车载人机界面的设计内容包括：设计目标、设计原理、人机交互设计、展示信息设计、帮助信息设计等，在领域本体中提取的语义知识大多以设计师的经验知识为向导的自然语言，这种知识存在模糊和多义的特性，因此需解决知识来源的难点，建立固定形式的功能集合；
S2、建立本体知识语义词典
词典是收集词汇按某种顺序样列并加以解释供人检査参考的工具书，具有直观理解的特点。本体知识语义词典是概念化的关系词典，它可以明确领域概念的表达与对象之间的关系，以及领域对象的约束。
本体词典的语义关系：标准词(有且只有一个)在本文的定义中标准词为概念本体中的类及其实例；同义词(可有多个)是指与标准词名称不同但表达的概念语义相同的词；近义词(可有多个)是指表达类、属性与标准词槪念相近的词语；反义词(可有多个)：是指表达的概念本体中与标准词语义完全相反、属性完全对立的词；上位词(可有多个>是指比概念本体中标准词语义更广泛的同等级的类；下位词(可有多个>是指比概念本体中鉍准词语义更狭窄的类；
S3、枚举不同领域(本体模型)的关键术语：a.相关国际国内标准，国际标准是指国际标准化组织、国际电工委员会和国际电倍联盟(制定的标准，以及国际标准化组织确认并公布的其他国际组织制定的标准。国家标准是指由国家标准化主管机构批准发布，对全国经济、技术发展有重大意义，且在全国范围内统一的标准；b.约定俗成的设计规范，领域内的设计规范包含着大量的设计经验与设计习惯。
本体知识数据库包括数据库的配置和数据库的连接。
数据库的配置用于将本体工具生成的OWL数据关系网导入MATLAB数据库中，以此解决数据访问接口的问题；
数据库的连接用于对数据库配置完成，将对数据库之间进行连接，它一般包含三个步骤，超时设置、数据库连接和连接测试；超时设置指Matlab通过ODBC-JDBC驱动建立数据库连接所允许的最大时间；数据库连接是指建立Matlab的JDBC-ODBC连接；连接测试是测试并获取数椐库连接的状态信息。
评价体系包括评价环境、评价对象、评价人员、评分方法和评分等级，其中评分方法为双激励连续质量评分法，评价等级根据评价的内容划分成五个等级，级别依次上升。
本发明通过引入本体论知识对虚拟仪表的设计进行定义，并根据汽车智能终端的功能性、友好性架构整体人机界面方案，同时建立一套可供参考的主客我评价标准与优化体系对车载智能终端的设计方案进行优化设计研究，使所设计的系统符合人机工程学的要求，使用该设计方法可以减轻设计人员的劳动强度，缩短人机界面的设计周期，提高设计人员的设计水平，降低设计投资；又可以使所设计优化出的车载人机界面能减轻驾驶疲劳，提高驾较安全性和驾驶乐趣.实现汽车人机界面研究领域的设计理念标准化、设计思想共享化和设计方法规范化。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。