【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于基础设施防护资源配置，具体涉及一种基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法。
技术介绍
1、市政设施系统是关键基础设施体系的重要组成部分之一，其涵盖了城市给排水系统、电力系统、燃气系统、通信系统以及道路交通运输系统等，对于保障城市的运转和居民的日常生活起着至关重要的作用。随着经济社会的发展，当前市政设施系统体系相互关联、依存并日趋复杂，形成了多层相互依存结构的城市“级联市政设施系统”，在某类系统或某系统单元遭受破坏后，极易发生网络间的级联毁伤效应，造成“多米诺骨牌”效应。正是由于这种关联性和依存性，使市政设施系统在外部攻击和灾害扰动下呈现出相当的脆弱性。
2、为降低市政设施系统在外部扰动或内部故障下的风险，在灾前投入防护资源，对重要系统单元和目标进行有效防护是现实需求。防护资源是用于目标防护时的资金、物资和材料等日常和工程消耗品。用于市政设施系统的防护资源是有限的，对所有市政系统配置相同数量的防护资源在需求方面是不现实的。因而，对有限的防护资源进行优化配置，成为级联市政设施系统防护领域所面临的重要现实问题。
3、由于不同的市政设施在服务区域和范围、级联情况等方面都有差异，在达到最优的市政设施系统的防护资源配置是一个复杂的动态过程，在这一过程中，不同类型和数量的市政设施系统在一定的恢复状态和相互影响下，既要满足市政设施自身的防护资源需求，在总体上也需要实现短期内重新恢复正常运转的目标。因此，该问题也属于多目标准则下的优化问题。相应的，市政设施系统的级联情况和地理分布的判断和分析，同样也是完成优
4、外部扰动下的蓄意攻击扰动相比于自然灾害扰动，对市政设施系统的防护资源配置存在着较大的困难，由于蓄意攻击的扰动属于人的策略性风险，对市政设施的破坏更具有主观故意性和动态博弈性。在级联市政设施系统中，不同系统遭受攻击的可能性完全不同，与其自身的防护资源投入情况、攻击喜好、级联情况、功能属性和地理周边分布情况相关。防护资源的合理配置，会极大的影响攻击方的攻击策略，而攻击方的每一次攻击计划的制定同样也影响着防护资源的投入策略。因此级联市政系统的防护资源配置同样也是基于信号博弈下的动态博弈结果。现有的市政设施系统的级联愈加复杂，更是加剧了攻防双方动态博弈的复杂性。随之增加了蓄意攻击下级联市政设施系统防护资源最优配置的难度，成为防护方面临的难点问题。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，通过级联贝叶斯(信号博弈)的建模方法，定义攻防双方策略的动态调整规则，模拟蓄意攻击下的多种打击模式，通过不同打击模式的毁伤情况，获得级联市政设施系统最优防护资源配置。
2、技术方案：第一方面本专利技术提供一种基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，包括：
3、输入防御策略，获取各防御方策略集合；
4、根据各防御方策略集合，随机生成的信号集合；
5、根据信号集合设定攻击策略，发动攻击并判断是否为第一次攻击，确定生成带有未知攻击策略的攻击策略集；
6、根据攻击策略集，确定系统单元收益并输出具体收益值；
7、将收益值与上一轮收益值进行比值计算，确定是否更新各防御方策略集合；
8、停止更新的各防御方策略集合后，输出每一阶段攻击策略集合，获得各个阶段的攻击策略集合；
9、根据各个阶段的攻击策略集合，获得被打击单元的最佳攻击资源投入及防御资源配置，并随机生成关联的信号集合用于灾前市政设施系统对攻击资源和防御资源的统筹优化。
10、在进一步的实施例中，输入防御策略，获取各防御方策略集合的方法为：
11、通过arcgis获得各市政设施系统单元坐标及集成各市政设施系统拓扑网络结构；
12、根据各市政设施系统单元坐标、各市政设施系统拓扑网络结构进行地理匹配，确定预设地理范围内的各市政设施系统单元地理关联集合；以及对地理关联集合进行功能关联性筛选，保留各单元功能关联集合；
13、通过层次分析法及市政专家意见，确定各市政设施系统间的地理关联权重及功能关联权重；
14、运用各市政设施系统的动力学响应函数对各市政设施系统间的地理关联权重及功能关联权重进行计算，获得各市政设施系统单元重要度；
15、各市政设施系统单元重要度调用条件概率函数处理，获得各防御方策略集合并作为真实防御概率使用；
16、其中，各防御方策略集合的表达式为：
17、v＝(v1,v2,…,vy)t (1)
18、式中，v表示防御方的策略集合，vy表示防御方对系统单元y分配的攻击资源。
19、在进一步的实施例中，根据各防御方策略集合，随机生成的信号集合的方法包括：
20、对各单元重要度进行归一化处理，得到各防御方策略集合；
21、各防御方策略集合通过数据拟合手段，匹配出各防御方单元的信号集合。
22、在进一步的实施例中，根据信号集合设定攻击策略，发动攻击并判断是否为第一次攻击，确定生成带有未知攻击策略的攻击策略集的方法为：
23、各防御单元的信号集合用于通过精炼贝叶斯博弈技术预设的攻击方攻击的先验概率，输出攻击方先验概率集合；
24、根据攻击方先验概率集合，确定攻击方是为首次攻击，攻击方发动攻击时，根据本轮真实防御概率，生成带有未知攻击策略的攻击策略集；
25、若在非第一次攻击下使用上一轮的真实防御概率，生成带有未知攻击策略的攻击策略集；
26、其中，攻击策略集的表达式为：
27、u＝(u1,u2,…,ux)t (2)
28、式中，u表示攻击方的策略集合，ux表示攻击方对系统单元x分配的防御资源；
29、信号集合的表达式为：
30、s＝{s1,s2,…,sl|l∈n+} (3)
31、式中，s表示信号集合包括攻击方收集得到的防御方策略布置情况，sl攻击方收集得到的防御方关于单元l的策略布置情况；
32、攻防双方策略调整的过程表达式为：
33、
34、式中，p(vy)表示防御方对单元y采取的策略，p(vy|sn)表示防御方在收集得关于单元y的攻击策略情况后采取的防御策略，p(sn)表示防御方收集得到的攻击方关于单元l的策略；
35、带有未知攻击策略的攻击策略集的表达式为：
36、
37、式中，p(ux)表示攻击方对单元x采取的策略，p(ux|vy)表示攻击方在防御方对单元x防护后的基础上调整的攻击策略；
38、
39、式中，攻击方采取攻击策略时，防御方采取防御策略防护成功的情况。
40、在进一步的实施例中，根据攻击策略集，确定系统单元收益并输出具体收益值的方法包括：
41、根据攻击策略集计算出各单元攻击资源的投本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，输入防御策略，获取各防御方策略集合的方法为：
3.根据权利要求1所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，根据各防御方策略集合，随机生成的信号集合的方法包括：
4.根据权利要求1所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，根据信号集合设定攻击策略，发动攻击并判断是否为第一次攻击，确定生成带有未知攻击策略的攻击策略集的方法为：
5.根据权利要求4所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，攻击策略集的表达式为：
6.根据权利要求1所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，根据攻击策略集，确定系统单元收益并输出具体收益值的方法包括：
7.根据权利要求1所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，将收益值与上一轮收益值进行比值计算，确定是否更新各防御方策略集合的方法包括：
8
9.根据权利要求1所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，根据各个阶段的攻击策略集合，获得被攻击方打击单元的最佳攻击资源投入及防御资源配置的方法包括：
10.根据权利要求9所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，最佳攻击资源投入表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，输入防御策略，获取各防御方策略集合的方法为：
3.根据权利要求1所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，根据各防御方策略集合，随机生成的信号集合的方法包括：
4.根据权利要求1所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，根据信号集合设定攻击策略，发动攻击并判断是否为第一次攻击，确定生成带有未知攻击策略的攻击策略集的方法为：
5.根据权利要求4所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法，其特征在于，攻击策略集的表达式为：
6.根据权利要求1所述的基于信号博弈的市政设施系统的资源配置方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵旭东，李国民，
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：
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