基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估方法和模型技术

本发明专利技术公开了一种基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估方法和模型，所述评估模型包括边转化模块、加权聚类算法模块、覆盖节点关键区域搜寻算法模块、单关键区域搜寻算法模块、多关键区域搜寻算法模块和网络抗毁性评估模块，并依次电性连接，通过获取的基础设施网络结构为拓扑结构，将边转化为权重相同的虚拟节点，得到虚拟点集合，计算被毁伤圆毁伤的节点和所述虚拟节点，得到关键区域，然后依次计算覆盖某个真实节点的关键区域、基础设施网络的单个关键区域和全部关键区域，得到边保存比率值集合，根据所述保存比率值集合得到的损失比率累积值进行归一化，得到评估结果，多方面考虑影响因素，增加了评估模型应用范围。

Assessment method and model of invulnerability of infrastructure network based on regional damage

【技术实现步骤摘要】
基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估方法和模型
本专利技术涉及基础设施网络抗毁性评估
，尤其涉及一种基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估方法和模型。
技术介绍
基础设施网络在拓扑结构上是由数量庞大的节点以及节点间的边构成的复杂网络，如电力网络、水利网络、光纤网络、交通运输网络等。这些网络的实体特性易于被物理攻击、非物理攻击和自然灾害干扰、毁伤，然而，对基础设施网络抗毁性评估的研究与应用仍处于发展阶段，现有的多个基础设施网络抗毁性评估模型：有的因只需关注某类特定网络在毁伤下的表现而直接沿用经典算法进行评估，有的设计了新的搜寻算法但为了简化计算而忽略了边对网络抗毁性的影响，有的评估模型将节点间的边粗略地模拟为直线而导致与实际网络不符，而且上述评估模型只考虑单个毁伤情况，评估算法考虑因素不全，评估模型应用范围受限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估方法和模型，多方面考虑影响因素，增加了评估模型应用范围。为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种基于区域毁伤的基础设施网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估方法，其特征在于，包括：/n获取基础设施网络拓扑结构，并将边转化为权重相同的虚拟节点，得到虚拟点集合；/n使用加权聚类算法计算通过毁伤圆毁伤的节点和所述虚拟节点，得到关键区域；/n使用覆盖节点关键区域搜寻算法对覆盖真实节点的关键区域进行计算，得到对应边保存比率值；/n使用单个关键区域搜寻算法计算基础设施网络的单个关键区域，得到单个边保存比率值；/n使用多关键区域搜寻算法计算基础设施网络的全部关键区域，得到边保存比率值集合；/n对通过所述保存比率值集合得到的损失比率累积值进行归一化，得到评估结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估方法，其特征在于，包括：
获取基础设施网络拓扑结构，并将边转化为权重相同的虚拟节点，得到虚拟点集合；
使用加权聚类算法计算通过毁伤圆毁伤的节点和所述虚拟节点，得到关键区域；
使用覆盖节点关键区域搜寻算法对覆盖真实节点的关键区域进行计算，得到对应边保存比率值；
使用单个关键区域搜寻算法计算基础设施网络的单个关键区域，得到单个边保存比率值；
使用多关键区域搜寻算法计算基础设施网络的全部关键区域，得到边保存比率值集合；
对通过所述保存比率值集合得到的损失比率累积值进行归一化，得到评估结果。


2.如权利要求1所述的一种基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估方法，其特征在于，所述使用加权聚类算法计算通过毁伤圆毁伤的节点和所述虚拟节点，得到关键区域，包括：
使用毁伤圆来仿真物理攻击转化后的所述基础设施网络拓扑结构，获取权重最大的节点作为起始点，并以所述起始点为轴，将所述毁伤圆绕轴滚动一周得到扫描圆，进而得到被毁伤圆毁伤的节点和所述虚拟节点的候选集。


3.如权利要求2所述的一种基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估方法，其特征在于，所述使用加权聚类算法计算通过毁伤圆毁伤的节点和所述虚拟节点，得到关键区域，还包括：
计算所述候选集中全部点的权重并按降序排列，获取设置的空集作为聚类集，将所述起始点作为上级重心放入所述聚类集后，在所述候选集中取权重最大的点作为新增点进行加权重心计算得到新重心，判断所述新重心与所述上级重心和所述聚类集中所有点的距离与所述毁伤圆半径的比值，遍历所述候选集中的全部点进行重心的计算，得到聚类集和覆盖所述聚类集的以最终重心为圆心的毁伤圆即关键区域。


4.如权利要求3所述的一种基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估方法，其特征在于，判断所述新重心与所述上级重心和所述聚类集中所有点的距离与所述毁伤圆半径的比值，包括：
若所述新重心与所述上级重心的距离、所述新重心与所述聚类集中所有点的距离，均小于或等于所述毁伤圆半径，则将所述新重心转化为所述上级重心，保留所述聚类集中的所述新增点；
若所述新重心与所述上级重心的距离、所述新重心与所述聚类集中所有点的距离，至少有一个值大于所述毁伤圆半径，则放弃新重心，并在所述聚类集中删除所述新增点。


5.如权利要求4所述的一种基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估方法，其特征在于，所述使用覆盖节点关键区域搜寻算法对覆盖真实节点的关键区域进行计算，得到对应边保存比率值，包括：
选择边保存比率计算所述关键区域，并根据遍历所有真实节点生成的所述扫描圆计算出最小均分距离和平均均分距离，以任一真实节点为圆心生成扫描圆获得所述候选集，并遍历候选集中所有真实节点和虚拟节点，采用加权聚类算法计算得到每个初始重心对应的关键区域和边保存比率，并按所述边保存比率升值排列，选择边保存比率值最小的关键区域，得到覆盖该真实节点的关键区域及其边保存比率值。


6.如权利要求5所述的一种基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估方法，其特征在于，所述使用单个关键区域搜寻算法计算基础设施网络的单个关键区域，得到单个边保存比率值，包括：
遍历所有真实节点，采用所述覆盖节点关键区域搜寻算法计算对应覆盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珂，刘锦锋，杨波，田来，谭显峰，秦天文，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32