过载情形下群依赖双层异质依赖作战网络恢复方法技术

本发明专利技术涉及作战网络恢复方法技术领域，尤其涉及一种过载情形下群依赖作战网络恢复方法，包括：分别建立作战物理网络和功能网络，并基于此建立双层异质依赖作战网络模型；建立作战网络的级联失效模型；按照功能网络恢复规则恢复功能网络节点；将作战网络失效和恢复过程记为第n阶段物理网络失效、第n阶段功能网络失效和第n阶段双层异质依赖作战网络恢复；根据模型网络参数，生成作战网络仿真模型数据；对作战网络进行攻击、恢复。本发明专利技术所述作战网络建模时充分考虑了作战体系的异质性和方向性，同时讨论了过载情况下的级联失效场景，贴近实际的作战网络建模与恢复方法，解决了实战意义下作战体系的抗毁问题，提高作战体系的鲁棒性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
过载情形下群依赖双层异质依赖作战网络恢复方法


[0001]本专利技术涉及双层异质依赖作战网络恢复方法
，尤其涉及一种过载情形下群依赖双层异质依赖作战网络恢复方法。

技术介绍

[0002]随着信息化技术不断发展，网络化、体系化作战模式已经成为未来战争的主要形式；高效的可互连互通互操作的作战体系网络可为备战打赢提供有力保障，但也成为体系对抗时被打击的重点对象，造成“毁点断链瘫网”的严重后果；因此，如何提高作战体系网络在遭受打击时的鲁棒性，通过弹性作用适应破坏，并尽可能地恢复作战能力成为当前研究的重难点问题；
[0003]网络科学、复杂系统理论等交叉科学的发展为作战体系建模提供了有力的工具，将复杂多变的体系通过网络化转变成结构模型，从而方便研究作战体系的鲁棒性；总的来说，提高网络的鲁棒性主要分为预防、优化和恢复策略，但是前两种方法在实际中都具有一定的局限性，比如仍然无法避免灾难性事件的发生以及成本过高等；因此，通过制定合理的策略来恢复网络越来越成为提高其鲁棒性的选择；
[0004]中国专利公开号：CN113568782A公开了一种作战装备体系动态恢复方法、电子设备及存储介质。所述方法包括：获取多个所述装备实体的属性信息，根据所述属性信息构建所述作战装备体系的超网络模型；获取多个候选恢复策略，分别基于多个候选恢复策略利用所述超网络模型对所述作战装备体系进行动态仿真；计算所述作战装备体系的作战效能以确定初始稳定时间、抗干扰稳定时间与恢复稳定时间；根据初始稳定时间、抗干扰稳定时间与恢复稳定时间相应的所述作战效能计算所述作战装备体系的体系韧性值；确定多个所述候选恢复策略相应的多个所述体系韧性值，选取体系韧性最大的所述候选恢复策略作为最优恢复策略；以及基于所述最优恢复策略对所述作战装备系统进行动态恢复。
[0005]由此可见，所述专利技术存在以下问题：在双层异质依赖作战网络建模时没有充分考虑作战体系的异质性和方向性以及过载情况下的级联失效场景，双层异质依赖作战网络建模与恢复方法与实际不相符。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术提供一种过载情形下群依赖双层异质依赖作战网络恢复方法，用以克服现有技术中在双层异质依赖作战网络建模时没有充分考虑作战体系的异质性和方向性以及过载情况下的级联失效场景，双层异质依赖作战网络建模与恢复方法与实际不太相符的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种过载情形下群依赖双层异质依赖作战网络恢复方法，包括：
[0008]步骤S1，针对作战体系，将体系中的作战单元和作战关系转化为节点和连边，根据节点和连边分别建立作战物理网络G
W
和功能网络G
G
，并基于作战物理网络G
W
和功能网络G
G
建立双层异质依赖作战网络模型；
[0009]步骤S2，建立针对所述双层异质依赖作战网络的级联失效模型，并定义所述双层异质依赖作战网络遭受攻击的模式和鲁棒性指标；其中，所述级联失效模型包括条件性群依赖失效和考虑过载的级联失效；
[0010]步骤S3，利用综合的重要性指标对物理网络的边界节点进行排序，按照所述物理网络恢复比例选择排名靠前的边界节点进行恢复，再基于此按照功能网络恢复规则恢复功能网络中的各节点；其中，所述重要性指标为物理网络节点的归一化外部度和内部度的比例加权和；所述功能网的恢复规则为首先恢复与优选的物理网络边界节点有依赖关系的功能网节点和依赖边，其次将这些节点与功能网最大连通子图之间原有的连接关系恢复，所述物理网络和所述功能网在恢复部分节点后，恢复节点的负载都为0；
[0011]步骤S4，基于所述步骤S3，将所述双层异质依赖作战网络失效和恢复的过程分别记为第n阶段物理网络失效、第n阶段功能网络失效、第n阶段双层异质依赖作战网络恢复以及第n阶段功能网络恢复，设定n为自然数；
[0012]步骤S5，根据不同的模型网络参数，生成针对双层异质依赖作战网络的仿真模型数据；其中，所述模型网络有不同的参数，对于ER模型网络，参数为不同节点之间的连接概率以及层间网络的连接概率，对于Goh网络参数为幂指数β＝2.3，平均度<K>＝6和层间网络的连接概率；对于NW网络，参数为K、不同节点之间的连接概率以及层间网络的连接概率；
[0013]步骤S6，对所述双层异质依赖作战网络进行攻击，并重复所述步骤S2至所述步骤S4直至双层异质依赖作战网络不再发生失效或者全部失效。
[0014]进一步地，所述步骤S1中，所述物理网络为节点包含通信负载和容量的简单无向图，其中，物理网络的各节点均划分为具有通信功能的节点C；
[0015]所述功能网络为节点包含业务类别、业务负载和容量的异质有向网络，用以流转情报信息和指控命令，其中，功能网络的节点划分为情报获取节点O、情报处理节点P、指挥决策节点D和作战响应节点A；
[0016]所述双层异质依赖网络G为功能网通过单向依赖于物理网络形成的耦合网络，依赖网表示为G
D
。
[0017]进一步地，在所述步骤S2中，所述级联失效模型包括条件性群依赖失效和考虑过载的级联失效；非对称依赖失效规则为对于依赖网节点，当其不在最大连通子图或者被依赖节点全失效时，该节点失效；对于被依赖网节点，当其不在最大连通子图时，该节点失效；所述条件性群依赖失效规则在上述基础上，引入容忍度τ，当被依赖节点的失效比例大于τ时，依赖节点失效；其中，所述失效比例是指功能网的某个节点群依赖在物理网络上时，被依赖的节点的失效比例。
[0018]进一步地，对于所述考虑负载的级联失效模型，包括初始负载、节点容量、失效状态判别和容量重分配方式，其中，初始负载L
i
(0)为节点度和相邻节点度的乘积的指数幂，设定其中，κ为用以控制节点初始负载的分布的调节参数，Γ
i
为节点v
i
邻居节点的下标集合；
[0019]对于所述节点容量Ci，设定C
i
＝L
i
(0)+λ
·
L(0)
γ
,i＝1,2,
…
N，其中，λ和γ均为负载调节参数，设定λ＞0，γ＞0；
[0020]对于所述节点失效状态判别，当节点的负载超过容量时，在预设的承受范围μ内节点处于过载的临界状态，节点的失效概率为P
i
(t)，设定
[0021][0022]对于所述负载重分配方式同时考虑静态和动态的节点重要性，静态的节点的分配比例为设定动态的节点分配比例为设定综合分配比例为Π
ij
，设定其中，η和1
‑
η为分配比例混合时的权重，设定η＝0.5，并按照下式更新针对所述节点的邻居节点的负载：
[0023]进一步地，所述步骤S2中，所述攻击方式表现为按照对应的攻击比例f对物理网络进行攻击，使得fN
w
个节点失效，所述攻击方式包括随机攻击和按照节点度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过载情形下群依赖作战网络恢复方法，其特征在于，包括：步骤S1，针对作战体系，将体系中的作战单元和作战关系转化为节点和连边，根据节点和连边分别建立作战物理网络G
W
和功能网络G
G
，并基于作战物理网络G
W
和功能网络G
G
建立双层异质依赖作战网络模型；步骤S2，建立针对所述双层异质依赖作战网络的级联失效模型，并定义所述双层异质依赖作战网络遭受攻击的模式和鲁棒性指标；其中，所述级联失效模型包括条件性群依赖失效和考虑过载的级联失效；步骤S3，利用综合的重要性指标对物理网络的边界节点进行排序，按照所述物理网络恢复比例选择排名靠前的边界节点进行恢复，再基于此按照功能网络恢复规则恢复功能网络中的各节点；其中，所述重要性指标为物理网络节点的归一化外部度和内部度的比例加权和；所述功能网的恢复规则为首先恢复与优选的物理网络边界节点有依赖关系的功能网节点和依赖边，其次将这些节点与功能网最大连通子图之间原有的连接关系恢复，所述物理网络和所述功能网在恢复部分节点后，恢复节点的负载都为0；步骤S4，基于所述步骤S3，将所述双层异质依赖作战网络失效和恢复的过程分别记为第n阶段物理网络失效、第n阶段功能网络失效、第n阶段双层异质依赖作战网络恢复以及第n阶段功能网络恢复，设定n为自然数；步骤S5，根据不同的模型网络参数，生成针对双层异质依赖作战网络的仿真模型数据；其中，所述模型网络有不同的参数，对于ER模型网络，参数为不同节点之间的连接概率以及层间网络的连接概率，对于Goh网络参数为幂指数β＝2.3，平均度<K>＝6和层间网络的连接概率；对于NW网络，参数为K、不同节点之间的连接概率以及层间网络的连接概率；步骤S6，对所述双层异质依赖作战网络进行攻击，并重复所述步骤S2至所述步骤S4直至双层异质依赖作战网络不再发生失效或者全部失效。2.根据权利要求1所述的过载情形下群依赖作战网络恢复方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述物理网络为节点包含通信负载和容量的简单无向图，其中，物理网络的各节点均划分为具有通信功能的节点C；所述功能网络为节点包含业务类别、业务负载和容量的异质有向网络，用以流转情报信息和指控命令，其中，功能网络的节点划分为情报获取节点O、情报处理节点P、指挥决策节点D和作战响应节点A；所述双层异质依赖网络G为功能网通过单向依赖于物理网络形成的耦合网络，依赖网表示为G
D
。3.根据权利要求1所述的过载情形下群依赖作战网络恢复方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述级联失效模型包括条件性群依赖失效和考虑过载的级联失效；所述条件性群依赖失效规则在上述基础上，引入容忍度τ，当被依赖节点的失效比例大于τ时，依赖节点失效；其中，所述失效比例是指功能网的某个节点群依赖在物理网络上时，被依赖的节点的失效比例。4.根据权利要求3所述的过载情形下群依赖作战网络恢复方法，其特征在于，对于所述考虑负载的级联失效模型，包括初始负载、节点容量、失效状态判别和容量重分配方式，其
中，初始负载L
i
(0)为节点度和邻节点度的乘积的指数幂，设定其中，κ为用以控制节点初始负载的分布的调节参数，Γ
i
为节点v
i
邻居节点的下标集合；对于所述节点容量Ci，设定C
i
＝L
i
(0)+λ
·
L(0)
γ
,i＝1,2,
…
N，其中，λ和γ均为负载调节参数，设定λ＞0，γ＞0；对于所述节点失效状态判别，当节点的负载超过容量时，在预设的承受范围μ内节点处于过载的临界状态，节点的失效概率为P
i
(t)，设定对于所述负载重分配方式同时考虑静态和动态的节点重要性，静态的节点的分配比例为设定动态的节点分配比例为设定综合分配比例为Π
ij
，设定其中，η和1
‑
η为分配比例混合时的权重，设定η＝0.5，并按照下式更新针对所述节点的邻居节点的负载：5.根据权利要求1所述的过载情形下群依赖作战网络恢复方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述攻击方式表现为按照对应的攻击比例f对物理网络进行攻击，使得fN
w
个节点失效，所述攻击方式包括随机攻击和按照节点度排序优先的蓄意攻击。6.根据权利要求5所述的过载情形下群依赖作战网络恢复方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述鲁棒性评价指标表示为作战杀伤链路数量和最大连通子图规模的综合指标，所述作战杀伤链路类型包括标准的杀伤链、具有协同探测的杀伤链、具有信息交互的杀伤链、具有协同指控的杀伤链、具有协同探测和信息交互的杀伤链、具有协同探测和指控的杀伤链以及具有协同探测、指控和信息交互的杀...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞锦涛，肖兵，崔玉竹，陈旸，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军预警学院，
类型：发明
国别省市：