一种战术互联网中基于节点与边联合效能评估方法技术

本发明专利技术涉及一种战术互联网中基于节点与边联合效能评估方法，包括以下步骤：根据作战单位及各单位间的信息传输关系构建第一作战网络拓扑模型；根据预设算法分别计算第一作战网络拓扑模型中各节点的节点度数以及各节点间的边权值，分别将节点度数和边权值排序保存至第一数组和第二数组；选取第一作战网络拓扑模型中边权值最小的边及其邻接的边集合中边权值最小的一条邻边，按照亲近系数进行边点对换，同时从第二数组中删除无效的边权值；直至第一作战网络拓扑模型的所有节点被边替换且完成边点映射，得到第二作战网络拓扑模型；计算第二作战网络拓扑模型中所有映射节点的节点度数，并排序保存至第三数组；结合三个数组混合分析作战对策。

A Node-Edge Joint Effectiveness Evaluation Method in Tactical Internet

【技术实现步骤摘要】
一种战术互联网中基于节点与边联合效能评估方法
本专利技术涉及一种战术互联网中基于节点与边联合效能评估方法，属于军事网络效能分析领域。
技术介绍
随着信息技术的发展，高科技战场的主动权正被赋予新的内涵，从过去的能源和地址位置的争夺，到现在的战争的重心向信息领域转移。由于数字信息技术可以有效地增加军事各方面的信息量，提高官兵获取、控制信息的能力，因此，信息战争，必将成为未来战场的主要组成部分。在信息战争中，取得“网络权”者便是胜者王者，占据主导地位。没有信息权，就成了“瞎子”、“聋子”，就只能任人鱼肉，没有任何的反击能力，最终会失去战争的主动权。而战术互联网作为信息化条件下最主要的作战形式之一。利用信息优势和网络技术，向网络的每个作战单元下发实时的指挥控制信息，并提供准确的态势信息，是当今战争的“倍增器”，备受世界各军事强国的关注。如何准确、系统、有效地建立强大的攻击网络，以及如何提高作战网络的可靠性已经成为战术互联网研究中一个重要课题。战术互联网中，边可看作是作战单元之间的指挥信息传输通道，关键边对整个作战网络起到了支撑作用，一旦被摧毁，将对整个网络的信息传输产生巨大影响，导致整个网络瘫痪，从而影响作战进程，甚至可以决定战争的胜负。关键节点跟关键边一样重要，对一个作战网络起着至关重要的作用，决定着战争的胜负，其在指控信息能否及时、有效地发送到作战单元和接收战场中反馈的实时信息有着不可替代的位置。对于攻击方来说，其主要任务是识别出敌方网络中的关键边(节点)并实施有针对性的攻击，最大限度的摧毁敌方的作战网络；对防御方来说，其主要任务是识别出己方网络中的关键边(节点)并进行重点保护以防遭受蓄意攻击。因此，关键边(节点)的识别对于提高作战体系的效能有着重要意义。在以往的作战网络研究中，研究人员大多是单一的考虑关键边或者关键节点，很少将边和节点混合考虑，来评判作战网络的效能。即使出现过点边混合型的攻击，其本质还是边攻击。其通过度量所有连边的重要性并按降序排列(采用边权重值或者边介数作为边重要性的度量指标)，攻击边重要性最高的连边，为了彻底摧毁该连边所对应的两个端节点之间的连通，防止两端节点再通过其他路径形成连通，并对这两个端节点m、n同时进行攻击，并将本次边攻击和两个端节点攻击作为一次攻击次数。寻找网络中关键边的方法很多1989年Ball等人提出了通过移除网络中某条边后最短路径变化情况的方法来判断该条边的重要性，但对于节点对之间仅有一条路径连接的情况，该方法就不适用；2002年Girvan和Newman在介数中心度的基础上，提出了边介数(edge-betweenness)概念。通过计算网络中边介数的大小来反映边对网络资源的传输能力和控制能力的强弱。边介数越大，表明网络中任意节点对经过该条边的次数就越多，对网络资源的传输能力和控制能力就越强，在网络中所起到的作用也就越大。然而边介数的算法复杂度高，不适用于分析大规模作战网络。战术互联网中基于节点与边联合效能评估方法，综合考虑作战网络中的各个实体和信息流，紧密的将节点和边联合起来分析，提出新的混合型攻击策略为基于军事网络攻击和防御策略的研究提供参考材料。对攻击方而言，运用该攻击方式可以使用最小的消费达到最大的破坏作用。对于防守方来说，如果要通过保护或隔离某些顶点和边来保护网络，那么混合型攻击策略中最先攻击的边和节点应该被识别出来，从而做出相应的对策，以达到保护的作用。
技术实现思路
本专利技术提供一种战术互联网中基于节点与边联合效能评估方法，充分结合作战网络中节点和边的关系，引入边点对换算法和亲近系数，根据作战网络模型，求其每条边的权值，根据亲近系数进行边点对换，最后将第一作战网络拓扑模型的节点度数跟边点对换后形成的第二作战网络拓扑模型的节点度数进行对比和综合分析，实现高效能的评估。本专利技术的技术方案第一方面为一种战术互联网中基于节点与边联合效能评估方法，所述方法包括以下步骤：步骤1、根据作战单位及各单位间的信息传输关系构建第一作战网络拓扑模型；步骤2、根据预设算法分别计算第一作战网络拓扑模型中各节点的节点度数以及各节点间的边权值，分别将节点度数和边权值排序保存至第一数组和第二数组；步骤3、选取第一作战网络拓扑模型中边权值最小的边及其邻接的边集合中边权值最小的一条邻边，按照亲近系数进行边点对换，同时从第二数组中删除无效的边权值，所述亲近系数为两条边的边权值的比值，所述边点对换具体是使用边替换第一作战网络拓扑模型的节点，并进行边点映射；步骤4、循环执行步骤3，直至第一作战网络拓扑模型的所有节点被边替换且完成边点映射，得到第二作战网络拓扑模型；步骤5、计算第二作战网络拓扑模型中所有映射节点的节点度数，并排序保存至第三数组；步骤6、结合三个数组混合分析作战对策。进一步，作战网络拓扑模型中的任意两个节点之间最多只存在一条边相连。进一步，对节点度数和边权值的排序按照升序或降序排序。进一步，所述步骤3具体包括：选取第二数组中边权值最小的边，根据第一作战网络拓扑模型查找与该边邻接的所有邻边，获取其中边权值最小的邻边；根据第一作战网络拓扑模型查找这两条边及其对应连接的节点，得到三个节点及两条边的边点集合；使用两条边替换三个节点中节点度数更大的两个节点，其中边与节点的对应替换关系由亲近系数决定；使用边替换节点后，将边映射为新的节点，删除边点集合中未被替换的原节点以及与其相连的边，添加新节点之间的边；根据作战网络拓扑关系删除第二数组中多余的边权值。进一步，所述根据第一作战网络拓扑模型查找与该边邻接的所有邻边，获取其中边权值最小的邻边时，若邻边中包括不止一条边权值最小的邻边，则任意选取其中的一条邻边。进一步，所述边与节点的对应替换关系由亲近系数决定，具体包括：判断亲近系数与1的大小关系，使用边权值大的边替换节点度数大的节点。本专利技术的技术方案第二方面为一种计算机装置，包括存储器、处理器及储存在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述本专利技术技术方案第一方面所述的方法。本专利技术的技术方案第三方面为一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如上述本专利技术技术方案第一方面所述的方法。本专利技术的有益效果为：克服了现有技术的不足，提出改进的基于节点与边联合效能评估方法，充分结合作战网络中节点和边的关系，利用亲近函数进行边点对换，算法简单，适用广泛，能对作战策略实现高效能的评估。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1所示为根据本专利技术的方法总体流程图；图2所示为根据本专利技术的边点对换原理流程图；图3所示为根据本专利技术的边点对换原理拓扑结构变化示意图；图4所示为根据本专利技术的根据亲近系数进行边点对换的拓扑结构变化示意图；图5所示为根据本专利技术的方法的第一作战网络拓扑模型的局部示意图；图6-a所示为根据图5做出的边点网络结构模型示意图；图6-b至图6-e所示为对图6-a的根据亲近系数进行边点对换获得第二作战网络拓扑模型的过程变换图。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种战术互联网中基于节点与边联合效能评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、根据作战单位及各单位间的信息传输关系构建第一作战网络拓扑模型；步骤2、根据预设算法分别计算第一作战网络拓扑模型中各节点的节点度数以及各节点间的边权值，分别将节点度数和边权值排序保存至第一数组和第二数组；步骤3、选取第一作战网络拓扑模型中边权值最小的边及其邻接的边集合中边权值最小的一条邻边，按照亲近系数进行边点对换，同时从第二数组中删除无效的边权值，所述亲近系数为两条边的边权值的比值，所述边点对换具体是使用边替换第一作战网络拓扑模型的节点，并进行边点映射；步骤4、循环执行步骤3，直至第一作战网络拓扑模型的所有节点被边替换且完成边点映射，得到第二作战网络拓扑模型；步骤5、计算第二作战网络拓扑模型中所有映射节点的节点度数，并排序保存至第三数组；步骤6、结合三个数组混合分析作战对策。

【技术特征摘要】
1.一种战术互联网中基于节点与边联合效能评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、根据作战单位及各单位间的信息传输关系构建第一作战网络拓扑模型；步骤2、根据预设算法分别计算第一作战网络拓扑模型中各节点的节点度数以及各节点间的边权值，分别将节点度数和边权值排序保存至第一数组和第二数组；步骤3、选取第一作战网络拓扑模型中边权值最小的边及其邻接的边集合中边权值最小的一条邻边，按照亲近系数进行边点对换，同时从第二数组中删除无效的边权值，所述亲近系数为两条边的边权值的比值，所述边点对换具体是使用边替换第一作战网络拓扑模型的节点，并进行边点映射；步骤4、循环执行步骤3，直至第一作战网络拓扑模型的所有节点被边替换且完成边点映射，得到第二作战网络拓扑模型；步骤5、计算第二作战网络拓扑模型中所有映射节点的节点度数，并排序保存至第三数组；步骤6、结合三个数组混合分析作战对策。2.根据权利要求1所述的战术互联网中基于节点与边联合效能评估方法，其特征在于：作战网络拓扑模型中的任意两个节点之间最多只存在一条边相连。3.根据权利要求1所述的战术互联网中基于节点与边联合效能评估方法，其特征在于：对节点度数和边权值的排序按照升序或降序排序。4.根据权利要求1所述的战术互联网中基于节点与边联合效能评估方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：选取第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永刚，罗尚伟，张治中，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50