基于级联失效的空间复杂网络瓦解方法技术

基于级联失效的空间复杂网络瓦解方法，涉及空间复杂网络技术领域，解决现有空间复杂网络瓦解方法没有考虑拓扑结构的改变导致网络中物质流变化，导致不能准确反映网络瓦解效果等问题，本发明专利技术在求解空间复杂网络瓦解方法时考虑网络级联失效，通过平面分割机制建立优化模型来将空间复杂网络的瓦解问题转化为带有约束的多维二进制整数规划问题，然后，使用自适应启发式算法对优化模型求解，最终，得到考虑级联失效情况下空间复杂网络的最优瓦解方法

【技术实现步骤摘要】
基于级联失效的空间复杂网络瓦解方法


[0001]本专利技术涉及空间复杂网络
，具体涉及一种基于级联失效的空间复杂网络瓦解方法
。

技术介绍

[0002]空间复杂网络是一种镶嵌在欧几里得平面里的拓扑网络，其是一类具有地理空间属性的节点和边组成的复杂网络，其拓扑关系与原始的拓扑网络没有区别
。
一些如病毒传播
、
恐怖行动等的有害现象会以网络为介质危害人们的生产生活，因此瓦解有害网络具有重要的现实意义
。
大部分的空间复杂网络都有一定的实际物体的基础设施，称这类空间复杂网络为基础设施网络，类似道路交通网络
、
电力网络
、
物流运输网等，这些网络与我们的日常生活息息相关，同时对社会安全也极为重要
。
研究这类空间复杂网络的瓦解方法具有重要的现实意义
。
[0003]作为空间复杂网络，电力通信网等基础设施网络中每个节点都具有给定的负载容纳能力
。
当网络正常运行时，其中每个节点的负载小于其容量
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于级联失效的空间复杂网络瓦解方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：步骤一
、
初始化网络
G
＝
(V,E)、
坐标矩阵
C(G)
及边权值矩阵
W(G)
；
V
＝
{v
i
|i
＝
1,2,...,N}
为网络
G
的
N
个节点的集合；
E
＝
{e
ij
|i
＝
1,2,...,N,j
＝
1,2,...,N,i≠j}
为网络
G
的
M
条边的集合；
e
ij
＝
(v
i
,v
j
)
是节点
v
i
到节点
v
j
的边，其中
e
ij
＝
e
ji
；
C(G)
＝
{(c
i1
,c
i2
)|i
＝
1,2,...,N}
为网络
G
的坐标矩阵；
W(G)
＝
{w
ij
|i
＝
1,2,...,N,j
＝
1,2,...,N,i≠j}
为网络
G
边的权值矩阵，代表任意两节点之间路段的距离集合，
w
ij
为以节点
v
i
与
v
j
为端点的边的权值；步骤二
、
定义节点
v
x
在
t
时刻的总负载
L
vx
(t)
和容量
C
vx
；步骤三
、
定义瓦解圆模型；该瓦解圆模型使用瓦解圆圆心到节点或边的距离确定该节点或边是否被毁伤；步骤四
、
定义基于步骤三所述瓦解圆模型的瓦解方法评价指标；采用步骤三中瓦解圆模型对网络进行攻击，定义最大连通子图比例
S(Q)
：
S(Q)
＝
N
Q
/N
式中，
Q
为瓦解圆数量，表示对网络的攻击强度，
N
Q
为
Q
个瓦解圆打击后，网络中剩余的最大连通子图包含节点总数；定义鲁棒性测度
R
*
作为辅助评价指标，用下式表示为：式中，
Q
C
为临界攻击强度，
R
*
值越小，则对应的瓦解方法越有效；步骤五
、
建立基于瓦解圆模型的瓦解方法优化模型；结合空间复杂网络的瓦解方法评价指标，空间复杂网络瓦解方法的优化模型用下式表示：
Minimize S(Q)
式中，
Minimize
最小化，
Subject to
为限制条件，寻找
Q
个瓦解圆圆心的最优位置组合，使网络受到最严重的破坏，即最大连通子图比例
S(Q)
降到最低；步骤六
、
采用自适应启发式算法对优化模型进行求解，输出解向量与瓦解结果
。2.
根据权利要求1所述的基于级联失效的空间复杂网络瓦解方法，其特征在于：步骤一中，
w
ij
大小为节点
v
i
到
v
j
的距离，
w
ij
的计算方式为：式中，
c
i1
为节点
v
i
的横坐标，
c
i2
为节点
v
i
的纵坐标；
c
j1
为节点
v
j
的横坐标，
c
j2
为节点
v
j
的纵坐标
。3.
根据权利要求1所述的基于级联失效的空间复杂网络瓦解方法，其特征在于：步骤二
中，定义节点
v
x
的实时流量
B(v
x
)
如下：式中，为从节点
v
i
到节点
v
j
经过节点
v
x
的最短路径的数量，为从节点
v
i
到节点
v
j
的所有最短路径数；节点
v
x
在
t
时刻的负载为：式中，为在时间
t
处节点
v<...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜万昌，秦浩钦，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：