一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法及装置，该方法及装置包括：提出一种基于霍克斯过程的拓扑感知算法，根据该算法能够应对考虑无线信道衰落和环境噪声的复杂通信场景，将通信过程建模为霍克斯过程，利用获取到的已受干扰的不可靠信息，分析整个目标网络的连通关系，从而得到拓扑结构信息。本发明专利技术能够帮助用户在侦查未知网络的过程中，利用有限的信息推理未知网络的通联关系，从而分析该网络的关键节点，为后续的工作提供基础保证。

A single sensor topology sensing method and device for unreliable information

【技术实现步骤摘要】
一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法及装置
本专利技术涉及通信技术，尤其涉及一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法。
技术介绍
随着科技的不断进步，面对当前日益多变的战场电磁环境，常规电子战手段所取得的作战效能也在逐步下降，面临着诸多丞待解决的问题：一是目标信号情报获取与分析面临巨大挑战；二是当前装备的抗干扰能力飞速提升，这就要求加快干扰技术的发展；三是人工智能的不断发展对电子战装备的智能化提出了新的要求；四是如何迅速、准确、有效地对组网系统实施打击将是未来电子战发展的瓶颈。在这样的大背景下，认知电子战技术应运而生。网络态势感知是作为攻击方了解敌方网络情况的重要技术手段，其主要目标是获取网络当前状态、综合形势以及演化趋势等时域、频域、空域、用户域、网络域等多域网络态势信息，简单可以分为频谱态势感知、节点空间位置感知、网络拓扑感知、网络演化趋势预测等。网络拓扑感知，即通过对敌方网络一段时间的信息搜集，利用有效算法合理推断敌方通信网络的连通关系、分析重要通信枢纽，它作为网络态势感知的关键技术，对精准高效的打击战略有着重要的意义，也是应对传统电子战四大挑战的核心技术。现有的研究工作大多数是建立在通信信息的可靠获取，没有考虑无线信道的衰落和环境噪声，但是在实际的复杂通信场景中，这些干扰都是必不可少的。因此，找到一种有效的面向不可靠信息的拓扑感知方法迫在眉睫。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法及装置。本专利技术提供一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法，包括如下步骤：步骤1：依照信号检测机理获取目标网络一段时间内发送数据的节点号和发送时刻作为初始数据，即事件序列和时间序列；步骤2：将信息传输过程建模为多维霍克斯过程，利用最小化负对数似然的方法求出初步邻接矩阵；步骤3：依照具体场景和需求对邻接矩阵进行筛选，筛选过程包括依次对邻接矩阵进行设置阈值、对称化和二值化，最终获得的邻接矩阵就是目标网络的拓扑信息。优选的，步骤1中，依照信号检测机理获取目标网络一段时间内发送数据的节点号和发送时刻的具体步骤包括：步骤1.1：传感器通过采样感知某时隙的信号能量值，并将能量值与信号检测阈值比较，确定该时隙是否存在信号；步骤1.2：若存在信号，则将发送信号的节点号和时隙分别记录下来，得到事件序列和时间序列；若不存在信号，则继续感知，直到到达规定时间为止。优选的，步骤2的具体步骤包括：步骤2.1：将含有n个节点的网络信息传输过程建模为n维霍克斯过程，并将步骤1中得到的时间序列和事件序列作为本步骤的原始数据；步骤2.2：对负对数似然函数进行求导，求出最符合条件的初步邻接矩阵。优选的，步骤3中，依照具体场景和需求对邻接矩阵进行筛选的方法为设置阈值，具体步骤包括：步骤3.1.1：根据场景挑选阈值设置方案：若目标是得到所有链路，允许有些许冗余链路存在，则需要设置较低阈值，即删去现有链路的10％；若目标是得到关键链路，不予许有冗余链路，则需要设置较高阈值，即删去现有链路的30％；步骤3.1.2：利用步骤2得到的邻接矩阵计算现有链路数，以及需要删去的链路数，计算相应阈值；优选的，步骤3中，依照具体场景和需求对邻接矩阵进行筛选的方法为选择对称化准则对经过设置阈值操作的邻接矩阵进行对称化操作，具体步骤包括：步骤3.2.1:根据场景挑选对称化准则：若目标是得到所有链路，允许有些许冗余链路存在，则选择“或”准则，即对于邻接矩阵中的Aij和Aji只要有一个不为零则认为节点i和节点j之间存在链路；若目标是得到关键链路，不予许有冗余链路，则选择“和”准则，即对于邻接矩阵中的Aij和Aji必须全不为0才认为节点i和节点j之间存在链路；步骤3.2.2：根据选择的准则，将邻接矩阵中的Aij和Aji进行相应计算。优选的，步骤3中，依照具体场景和需求对邻接矩阵进行筛选的方法为对经过对称化操作的邻接矩阵进行二值化操作，即遍历整个邻接矩阵，将不为0的项设置为1。本专利技术提供一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知装置，包括：感知模块，用于感知在某时刻某节点是否发送数据，从而获取事件序列和时间序列作为拓扑推理的初始数据；分析模块：利用感知模块提供的数据，进行合理处理分析，推理出目标网络的连通关系，从而获得完整拓扑信息。优选的，所述感知模块中的感知在某时刻某节点是否发送数据，还包括：初始化单元：用于初始化装置，清空上一时间段的数据；信号检测单元：用于检测在该时刻是否有信号在传输；目标识别单元：用于判断正在传输的信号来自哪一个节点；数据存储单元：用于将感知到的数据进行存储；输出单元：用于将感知到的数据输出到分析模块。优选的，所述分析模块中对感知模块提供的数据进行合理处理分析，还包括：预处理单元：用于将感知模块收集到的数据转化为求解单元可以直接使用的标准形式；求解单元：用于将信息传输过程建模为霍克斯过程，利用最小化负对数似然函数的方法初步求解出邻接矩阵；推理单元：用于对求解单元初步求出的邻接矩阵进行筛选剔除，最终获得的邻接矩阵就是目标网络的拓扑信息。本专利技术提供一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知装置，包括：存储器，用于存储指令和数据；处理器，与所述存储器耦合，所述处理器被配置为调用并执行存储在存储器中的指令与数据，具体为：所述处理器，具体用于依照信号检测机理获取目标网络一段时间内发送数据的节点号和发送时刻作为初始数据；也用于将信息传输过程建模为多维霍克斯过程，利用最小化负对数似然的方法求出初步邻接矩阵；然后用于依照具体场景和需求邻接矩阵进行筛选，最终获得的邻接矩阵就是目标网络的拓扑信息，并将其存储至存储器。本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：本专利技术提供了一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法及装置，通过该方法或装置中的基于霍克斯过程的拓扑感知算法来应对复杂通信环境和信道衰落带来的干扰，还原目标未知网络的连通关系，从而准确地推理出网络拓扑信息；使得在网络对抗、军事侦查、网络管理等多项任务中，能够利用感知到的有限不可靠信息，对拓扑进行精准推理，从而获得关键节点信息。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法及装置的适用场景示意图；图2是本专利技术提供的一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法的流程示意图；图3是本专利技术提供的一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法的具体流程图；图4是本专利技术提供的拓扑感知方法中基于霍克斯过程的拓扑感知算法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：依照信号检测机理获取目标网络一段时间内发送数据的节点号和发送时刻作为初始数据，即事件序列和时间序列；/n步骤2：将信息传输过程建模为多维霍克斯过程，利用最小化负对数似然的方法求出初步邻接矩阵；/n步骤3：依照具体场景和需求对邻接矩阵进行筛选，最终获得的邻接矩阵就是目标网络的拓扑信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：依照信号检测机理获取目标网络一段时间内发送数据的节点号和发送时刻作为初始数据，即事件序列和时间序列；
步骤2：将信息传输过程建模为多维霍克斯过程，利用最小化负对数似然的方法求出初步邻接矩阵；
步骤3：依照具体场景和需求对邻接矩阵进行筛选，最终获得的邻接矩阵就是目标网络的拓扑信息。


2.根据权利要求1所述的一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法，其特征在于，步骤1中，依照信号检测机理获取目标网络一段时间内发送数据的节点号和发送时刻的具体步骤包括：
步骤1.1：传感器通过采样感知某时隙的信号能量值，并将能量值与信号检测阈值比较，确定该时隙是否存在信号；
步骤1.2：若存在信号，则将发送信号的节点号和时隙分别记录下来，得到事件序列和时间序列；若不存在信号，则继续感知，直到到达规定时间为止。


3.根据权利要求1所述的一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法，其特征在于，步骤2的具体步骤包括：
步骤2.1：将含有n个节点的网络信息传输过程建模为n维霍克斯过程，并将步骤1中得到的时间序列和事件序列作为本步骤的原始数据；
步骤2.2：对负对数似然函数进行求导，求出最符合条件的初步邻接矩阵。


4.根据权利要求1所述的一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法，其特征在于，步骤3中，依照具体场景和需求对邻接矩阵进行筛选的方法为依次对邻接矩阵进行设置阈值、对称化和二值化。


5.根据权利要求4所述的一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法，其特征在于，对邻接矩阵设置阈值，具体步骤包括：
步骤3.1.1：根据场景挑选阈值设置方案：若目标是得到所有链路，允许有些许冗余链路存在，则需要设置较低阈值，即删去现有链路的10％；若目标是得到关键链路，不予许有冗余链路，则需要设置较高阈值，即删去现有链路的30％；
步骤3.1.2：利用步骤2得到的邻接矩阵计算现有链路数，以及需要删去的链路数，计算相应阈值。


6.根据权利要求4所述的一种面向不可靠信息的单传感器拓扑感知方法，其特征在于，选择对称化准则对经过设置阈值操作的邻接矩阵进行对称化操作，具体步骤包括：
步骤3.2.1:根据场景挑选对称化准则：若目标是得到所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴启晖，刘子彤，王正，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32