一種指揮控制網(wǎng)絡(luò)生成模型的構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了一種指揮控制網(wǎng)絡(luò)生成模型的構(gòu)建方法，屬于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)分析 的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 21世紀(jì)的世界進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，人們的生活離不開網(wǎng)絡(luò)，為便于利用網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行網(wǎng) 絡(luò)性質(zhì)的推導(dǎo)和網(wǎng)絡(luò)行為的預(yù)測(cè)，人們?cè)谏钊胗^察和分析各種類型網(wǎng)絡(luò)特征和屬性的基礎(chǔ) 上，研究者開始設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)生成模型來對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)進(jìn)行抽象和模擬。
[0003] 經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)，專利CN201110107801. 1公布了一種具有小世界和無標(biāo)度特性 的傳感器網(wǎng)絡(luò)建立方法，專利CN201010181990.5公布了一種移動(dòng)無標(biāo)度自組織網(wǎng)絡(luò)模 型的建立方法，專利CN201010212264. 5公布了一種知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的半自動(dòng)生成方法，專利 200910199849. 5公布了一種人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模擬方法，上述授權(quán)專利都可歸類成運(yùn)用 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的非線性優(yōu)先連接、和交互增長(zhǎng)等原理實(shí)現(xiàn)的方法，該些在交通網(wǎng)絡(luò)、萬維網(wǎng)絡(luò)、 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，生成的模型與真實(shí)網(wǎng)絡(luò)相比早期的基于隨機(jī)圖的拓?fù)淠Ｐ陀懈蟮南嗨?度。
[0004] 但網(wǎng)絡(luò)生成模型受不同網(wǎng)絡(luò)特征制約，指揮控制網(wǎng)絡(luò)不同與上述網(wǎng)絡(luò)的特征，比 如還具有一定的等級(jí)性W及社團(tuán)特征。指控網(wǎng)絡(luò)的指控節(jié)點(diǎn)尤其具有綜合性，它可能是信 息處理中屯、，也可能是一綜合終端，銜接火力、通信、偵察等末端節(jié)點(diǎn)，指控網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溆织B 加在通信網(wǎng)絡(luò)之上，尤其是傳感器和武器平臺(tái)的交鏈?zhǔn)怪缚鼐W(wǎng)絡(luò)規(guī)模變的龐大，故而指控 網(wǎng)絡(luò)是一種異質(zhì)、多層、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)模型。
[0005] 美國(guó)的安東巧?戴克使用Kawachi(2004)方法建立的指控網(wǎng)絡(luò)模型，通過改變參 數(shù)P，可產(chǎn)生規(guī)則網(wǎng)絡(luò)（JP=0)，小世界網(wǎng)絡(luò)（按股《巧《化1)，隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)（化5《夢(mèng)《1)和無尺 度網(wǎng)絡(luò)(護(hù)>2)。但與用于交通網(wǎng)絡(luò)、萬維網(wǎng)絡(luò)、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的方法類似，大都針對(duì)單一節(jié)點(diǎn)組 成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，有的運(yùn)用節(jié)點(diǎn)度，基于非線性優(yōu)先連接即節(jié)點(diǎn)增長(zhǎng)規(guī)律，新加入的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先 考慮重要的、度值大的節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建的指控網(wǎng)絡(luò)模型有無標(biāo)度性和小世界特性。但上述網(wǎng)絡(luò)模 型更適合于節(jié)點(diǎn)類型相同的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，比如通信網(wǎng)絡(luò)。
[0006] 文獻(xiàn)【狄鵬、黎放、胡斌，復(fù)雜作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)建模及模型特征，海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2010 (6) ;107-112】區(qū)分了四類節(jié)點(diǎn)，直接根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律產(chǎn)生連接邊，但方法中，概率函數(shù)對(duì)所生 成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)起關(guān)鍵作用，與真實(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溲莼?guī)律不符。
[0007] 文獻(xiàn)【李俊、呂欣、譚躍進(jìn)，基于空間結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)建模，系統(tǒng)工程與電子技 術(shù)，2010 (7) ;1456-1460】提出了對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建的方法，區(qū)分主干網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)采 用了不同機(jī)制，并考慮空間位置，通信網(wǎng)絡(luò)是指控網(wǎng)絡(luò)的承載，其屬于物理實(shí)體層面，指控 網(wǎng)絡(luò)的社會(huì)層面還無從體現(xiàn)。
[000引文獻(xiàn)【馬秀麗、孫可屯、、王紅霞，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的C2組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究， 火力與指揮控制，2010 (2) ;69-71】提出將探測(cè)信息流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和指揮信息流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié) 合形成指控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但沒有給出具體可操作的構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的方法。
[0009] 文獻(xiàn)【王再奎，馬亞平，桑景瑞、金偉新，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的指揮信息網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ脱?究，指揮控制與仿真，2011 (2) ;8-11】提出建立層次性指揮關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，和基于局域世界的通 信網(wǎng)絡(luò)，并建立關(guān)聯(lián)。局域世界的通信網(wǎng)絡(luò)只適合戰(zhàn)術(shù)層面，該種方法也與實(shí)際情況不合。
[0010] 在實(shí)際指控網(wǎng)絡(luò)的連接中，要考慮網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)空間位置和節(jié)點(diǎn)的多樣性對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)的影響，實(shí)際上，打擊節(jié)點(diǎn)往往與臨近通信節(jié)點(diǎn)相連，偵察節(jié)點(diǎn)可與多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)相連， 但之間無直接連邊；另外，通信節(jié)點(diǎn)也區(qū)分核屯、與一般節(jié)點(diǎn)，核屯、節(jié)點(diǎn)往往靠光纖相連，而 戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的一般節(jié)點(diǎn)通過無線鏈路。由于無線通信范圍受到發(fā)信機(jī)功率、戰(zhàn)場(chǎng)頻譜環(huán)境、 節(jié)點(diǎn)所處地理位置等諸多因素的限制，因此連接受范圍限制?；谝延蟹椒ǖ?偏好連接" 與實(shí)際情況不相符。
[0011] 總的來說，上述方法存在與實(shí)體網(wǎng)絡(luò)相似性不高，生成網(wǎng)絡(luò)實(shí)用性差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明力圖克服現(xiàn)有方法的不足，提供一種指揮控制網(wǎng)絡(luò)生成模型的構(gòu)建方法。
[0013] 本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的， 該方法包括W下步驟： 步驟S1 ;根據(jù)設(shè)定的指揮層次和指揮跨度，建立滿足層次特征的、由指揮節(jié)點(diǎn)組成的 初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?步驟S2 ;復(fù)制與指揮節(jié)點(diǎn)相同數(shù)目的通信核屯、節(jié)點(diǎn)，并建立通信核屯、節(jié)點(diǎn)骨干拓?fù)洌?步驟S3 ;區(qū)分不同類型節(jié)點(diǎn)比例，生成一個(gè)預(yù)加入拓?fù)涞男鹿?jié)點(diǎn)，并獲得該節(jié)點(diǎn)的鄰 居節(jié)點(diǎn)； 步驟S4 ;計(jì)算新節(jié)點(diǎn)與可連接節(jié)點(diǎn)的連接概率； 如果新節(jié)點(diǎn)是通信節(jié)點(diǎn)，則與節(jié)點(diǎn)集合中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)j的連接概率為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種指揮控制網(wǎng)絡(luò)生成模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： 步驟Sl:根據(jù)設(shè)定的指揮層次和指揮跨度，建立滿足層次特征的、由指揮節(jié)點(diǎn)組成的 初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌? 步驟S2 :復(fù)制與指揮節(jié)點(diǎn)相同數(shù)目的通信核心節(jié)點(diǎn)，并建立通信核心節(jié)點(diǎn)骨干拓?fù)洌?步驟S3 :區(qū)分不同類型節(jié)點(diǎn)比例，生成一個(gè)預(yù)加入拓?fù)涞男鹿?jié)點(diǎn)，并獲得該節(jié)點(diǎn)的鄰 居節(jié)點(diǎn)； 步驟S4 :計(jì)算新節(jié)點(diǎn)與可連接節(jié)點(diǎn)的連接概率； 如果新節(jié)點(diǎn)是通信節(jié)點(diǎn)，則與節(jié)點(diǎn)集合中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)j的連接概率為
其中V是已有拓?fù)渲械墓?jié)點(diǎn)集合，&是節(jié)點(diǎn)的吸引系數(shù)，％ ~?。?，其中ef為節(jié)點(diǎn)的影 響因子，4為i節(jié)點(diǎn)的度；當(dāng)節(jié)點(diǎn)j為鄰居節(jié)點(diǎn)，且為通信節(jié)點(diǎn)，則=2，當(dāng)節(jié)點(diǎn)j不是鄰 居節(jié)點(diǎn)，但為通信節(jié)點(diǎn)時(shí)A =1，當(dāng)節(jié)點(diǎn)j不是通信節(jié)點(diǎn)，5 =O ; 如果新節(jié)點(diǎn)是偵察節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)集合中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)j的連接概率為
其中，4為i節(jié)點(diǎn)的度，新節(jié)點(diǎn)的鄰居通信節(jié)點(diǎn)集合記為M1，由Ml中節(jié)點(diǎn)的所有鄰居 通信節(jié)點(diǎn)再次構(gòu)成的集合記作M2,臨近通信節(jié)點(diǎn)集合Fs =C4/cM2|ie，^取〇. 〇48 ; 如果新節(jié)點(diǎn)是火力節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)集合中一個(gè)節(jié)點(diǎn)j的連接概率為
其中，4為i節(jié)點(diǎn)的度，新節(jié)點(diǎn)的所有鄰居通信節(jié)點(diǎn)的集合記為M1，鄰居通信節(jié)點(diǎn)集合 Wc =|j|/eMl}； 步驟S5 :將新節(jié)點(diǎn)i加入拓?fù)?，?duì)拓?fù)鋬?nèi)每一節(jié)點(diǎn)j，隨機(jī)生成0到1之間的一個(gè)數(shù)，若 該數(shù)小于步驟S4計(jì)算出的連接概率，則將節(jié)點(diǎn)i與j連接； 步驟S6 :繼續(xù)執(zhí)行步驟S3、S4和S5,直到節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)到設(shè)定數(shù)值。
2. -種指揮控制網(wǎng)絡(luò)生成模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： 如權(quán)利要求1所述的一種指揮控制網(wǎng)絡(luò)生成模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟 S1，根據(jù)指揮層次和指揮跨度建立滿足層次特征的由指揮節(jié)點(diǎn)組成的初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，采? 分形的方法，設(shè)定不同指揮層次i設(shè)定對(duì)應(yīng)指揮跨度為爲(wèi)，總的指揮層次為A，執(zhí)行以下步 驟： 步驟Sl-I :設(shè)定節(jié)點(diǎn)位于層次i=l，增加木個(gè)指揮節(jié)點(diǎn)，在該層的指揮節(jié)點(diǎn)建立全連 接； 步驟S1-2 :以i層節(jié)點(diǎn)為父節(jié)點(diǎn)，對(duì)每個(gè)父節(jié)點(diǎn)增加^個(gè)子節(jié)點(diǎn)，并增加父節(jié)點(diǎn)與子 節(jié)點(diǎn)之間的連邊； 步驟S1-3 :重復(fù)S-2,直到遍歷i層所有節(jié)點(diǎn)； 步驟S1-4:設(shè)定i=i+l，重復(fù)S-I和S-2,直到i= A。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種指揮控制網(wǎng)絡(luò)生成模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述步 驟S2,復(fù)制與指揮節(jié)點(diǎn)相同數(shù)目的通信核心節(jié)點(diǎn)，并建立通信核心節(jié)點(diǎn)骨干拓?fù)?，具體執(zhí)行 步驟包括： 步驟S2-1:增加與指揮節(jié)點(diǎn)相同數(shù)目的通信核心節(jié)點(diǎn)；指揮節(jié)點(diǎn)與通信核心節(jié)點(diǎn)一一 對(duì)應(yīng)，并建立連邊； 步驟S2-2 :若指揮節(jié)點(diǎn)之間存在連邊，那么對(duì)應(yīng)通信核心節(jié)點(diǎn)之間增加連邊； 步驟S2-3 :在每一通信核心節(jié)點(diǎn)隨機(jī)與其它通信核心節(jié)點(diǎn)增加一條邊，作為冗余連 接； 步驟S2-4:由節(jié)點(diǎn)分布函數(shù)，生成通信核心節(jié)點(diǎn)的位置，若該位置附近已存在節(jié)點(diǎn)，則 重新生成； 步驟S2-5 :將通信核心節(jié)點(diǎn)設(shè)置到該位置。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種指揮控制網(wǎng)絡(luò)生成模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述步 驟S3區(qū)分不同類型節(jié)點(diǎn)比例，生成一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為預(yù)加入拓?fù)涞男鹿?jié)點(diǎn)，并獲得該節(jié)點(diǎn)的鄰 居節(jié)點(diǎn)及度數(shù)，具體執(zhí)行步驟包括： 步驟S3-1 :根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特性需求，生成節(jié)點(diǎn)按比例rc、&(rc + rr + rs =1)區(qū)分為通信節(jié) 點(diǎn)、偵察節(jié)點(diǎn)、打擊節(jié)點(diǎn)； 步驟S3-2 :由分布函數(shù)生成該節(jié)點(diǎn)的位置，若該位置附近已存在節(jié)點(diǎn)，則重新生成； 步驟S3-3 :從當(dāng)前拓?fù)渲校褲M足的節(jié)點(diǎn)j歸于新增節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn) 集合中，是節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的歐式距離。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種指揮控制網(wǎng)絡(luò)生成模型的構(gòu)建方法，方法的步驟為：S1根據(jù)設(shè)定的指揮層次和指揮跨度，自頂向下分形建立滿足層次特征，由指揮節(jié)點(diǎn)組成的初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?；S2復(fù)制與指揮節(jié)點(diǎn)相同數(shù)目的通信核心節(jié)點(diǎn)，并建立通信核心節(jié)點(diǎn)骨干拓?fù)洌籗3區(qū)分不同類型節(jié)點(diǎn)比例，生成一個(gè)預(yù)加入拓?fù)涞男鹿?jié)點(diǎn)，并獲得該節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)；S4計(jì)算新節(jié)點(diǎn)與可連接節(jié)點(diǎn)的連接概率；S5將新節(jié)點(diǎn)i加入拓?fù)?S6繼續(xù)執(zhí)行步驟S3、S4和S5，直到節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)到設(shè)定數(shù)值。本發(fā)明能夠構(gòu)建與實(shí)際相符的多層異構(gòu)指揮控制網(wǎng)絡(luò)，且能提高網(wǎng)絡(luò)模型的精確度及和真實(shí)網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)的相似性。
【IPC分類】H04L12-28
【公開號(hào)】CN104836711
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510139539
【發(fā)明人】朱江
【申請(qǐng)人】朱江
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年3月29日