一种基于时间序列的动态多层耦合网络构建方法技术

本发明专利技术提供一种基于时间序列的动态多层耦合网络构建方法，步骤有：步骤A：分析建模对象；步骤B：在线采样动态运行数据；步骤C：离线预处理动态运行数据；步骤D：动态多层耦合网络构建。本发明专利技术针对结构复杂、节点连边数量大，系统结构多层耦合、不同层次的运行信息采集机理差异大等系统复杂性，导致难以挖掘系统不同层次的耦合信息、不同层次的网络动态数据信息精度漂移较大等问题，直接机械地应用现有的单层动态网络构建方案会由于精度漂移问题导致构建出的动态网络模型不能如实反映系统真实运行状态。采用本发明专利技术的方法进行建模分析，可以更高精度地构建网络模型，快速地挖掘动态耦合关系，具有较高的可移植性，增强工程操作中的便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时间序列的动态多层耦合网络构建方法
本专利技术提出了一种基于时间序列的动态多层耦合网络构建方法，它涉及一种基于时间序列的动态多层耦合网络构建方法，属于复杂性科学领域。
技术介绍
复杂网络理论作为一种抽象描述复杂系统整体结构与系统内部个体间交互规律的模型方法，成功应用于分析城市交通、互联网、生命科学、软件系统等多种结构复杂的系统。复杂网络具有网络规模庞大、连接结构复杂、节点属性复杂、演化过程复杂等特性，而由于计算机的计算能力不足，以往复杂网络理论多应用于分析系统的静态拓扑特性。物理信息系统、嵌入式系统等复杂系统抽象而成的多层耦合网络相比于传统复杂网络模型，其系统拓扑结构更为复杂，且多层网络之间存在耦合交互的情况，系统的非线性特性更为突出，耦合特性动态传播，导致更难预测系统运行结果。仅复杂系统的静态网络指标不能完整反映系统的实际运行特征，对系统的多层耦合网络的动态特性进行挖掘和分析成为研究的重点。分析多层耦合网络的动态特性首先需要构建动态网络模型，由于复杂系统的结构复杂、节点连边数量庞大，系统结构多层耦合、不同层次的运行信息采集机理差异较大等系统复杂性，导致难以挖掘系统不同层次的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时间序列的动态多层耦合网络构建方法，其特征在于：其步骤如下：步骤A：分析建模对象；步骤B：在线采样动态运行数据；步骤C：离线预处理动态运行数据；步骤D：动态多层耦合网络构建。

【技术特征摘要】
1.一种基于时间序列的动态多层耦合网络构建方法，其特征在于：其步骤如下：步骤A：分析建模对象；步骤B：在线采样动态运行数据；步骤C：离线预处理动态运行数据；步骤D：动态多层耦合网络构建。2.根据权利要求1所述的一种基于时间序列的动态多层耦合网络构建方法，其特征在于：步骤A中所述的“建模对象”，其具体含义为：需要抽象为动态多层耦合网络进行分析的复杂系统；所述的“分析建模对象”，包括以下步骤：步骤A1：依据建模对象结构分层处理；步骤A2：定义建模对象不同层次的节点；步骤A3：定义网络同层的静态连边；步骤A4：定义网络不同层次的静态耦合连边；步骤A5：定义网络同层的动态连边；步骤A6：确认动态运行数据采样工具；其中，在步骤A1中所述的“依据建模对象结构分层处理”，其具体做法如下：对建模对象进行分析，依据建模对象的物理框架及逻辑框架中的一种对其进行分层处理，分别对应所需构建的动态多层耦合网络的层次关系，分层后的建模对象能清晰体现各个层次的依赖关系，设建模对象经过分层后共有n层，则对应的动态多层耦合网络模型应为n层；以嵌入式系统为例，能将其分为软件层与硬件层两层进行分析；其中，在步骤A2中所述的“定义建模对象不同层次的节点”，其具体做法如下：分析建模对象的不同层次的属性与特征，确认能有效反应建模对象运行的节点；建模对象的不同层次，所对应的节点属性各不相同，如嵌入式系统的软件层对应的节点能为软件模块、软件函数，硬件层对应的节点能为硬件各个硬件模块；其中，在步骤A3中所述的“定义网络同层的静态连边”，其具体做法如下：静态分析建模对象同层次所有可能存在的交互关系，定义网络同层的静态连边；通过分析步骤A2所得的节点中同层节点间的属性与特征，建立同层静态拓扑结构；以嵌入式系统为例，其软件层步骤A2所定义的节点为软件模块、软件函数，则步骤A3所定义的网络同层的静态连边为其软件模块之间所有可能存在的调用关系；其中，在步骤A4中所述的“定义网络不同层次的静态耦合连边”，其具体做法如下：分析建模对象跨层的耦合关系，统计所有可能存在的耦合连边，并将这些耦合连边信息写入耦合连边数据库；由于跨层动态数据难以采样且跨层的采样工具机制各不相同，直接动态实时监控耦合关系较难实现，故采用建立完整的耦合连边数据库，然后在后续“步骤D动态多层耦合网络构建”中，依靠该耦合连边数据库获取耦合连边集；其中，在步骤A5中所述的“定义网络同层的动态连边”，其具体做法如下：定义多层耦合网络连边建立规则，即确定动态运行数据处于何值时多层耦合网络模型中的节点间建立连边，为接下来的在线获取建模对象动态运行数据提供支撑；以嵌入式系统软件层为例，设其内部模块间两个模块的调用频次为pij，当调用频次超过α次后，即pij＞α，认为两个模块间具有调用关系，此时这两个模块间建立一条连边；其中，在步骤A6中所述的“确认动态运行数据采样工具”，其具体做法如下：针对建模对象的不同层次的属性与特征，确认不同层次动态运行数据的追踪工具，如嵌入式系统的软件层能采用代码插桩的方式获取动态运行数据，硬件层能通过逻辑分析工具对获取动态运行数据。3.根据权利要求1所述的一种基于时间序列的动态多层耦合网络构建方法，其特征在于：步骤B中所述的“在线采样动态运行数据”，其具体含义为：通过在线监控建模对象不同层次的节点间互相作用的运行数据，为接下来的动态多层耦合网络构建提供数据支撑；包括以下步骤：步骤B1：数据采样工具开启；步骤B2：执行测试用例；步骤B3：保存动态运行数据；其中，在步骤B1中所述的“数据采样工具开启”，其具体做法如下：同时开启步骤A4确认的动态运行数据采样工具对建模对象进行采样；在测试用例执行前开启数据采样工具，能保证在测试用例执行期间能完整记录建模对象动态运行数据；其中，在步骤B2中所述的“执行测试用例”，其具体做法如下：开始执行针对建模对象的测试用例，根据建模需求不同，测试用例的复杂程度、激发手段各不相同，故需要按需执行所需的测试用例；其中，在步骤B3所述的“保存动态运行数据”，其具体做法如下：在执行测试用例后，保存复数个数据采样工具的采样数据，为后续的步骤C离线预处理动态运行数据提供原始数据支撑。4.根据权利要求1所述的一种基于时间序列的动态多层耦合网络构建方法，其特征在于：步骤C中所述的“离线预处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大庆，孙鹏飞，姚安卓，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11