基于不等概率抽样的不完全信息条件下复杂网络抗毁性模型

为了填补随机失效与故意攻击之间的空白,将复杂网络攻击信息的获取抽象成无放回的不等概率抽样问题,建立了不完全信息条件下的复杂网络抗毁性模型.其中网络攻击信息可以通过信息广度参数和信息精度参数调节控制,随机失效或故意攻击是该模型的两个特例.利用母函数方法解析推导出了任意度分布广义随机网络在随机不完全信息和优先不完全信息条件下的两个重要抗毁性度量参数——临界移除比例和巨组元规模,得到的解析结果可以分析和预测不完全信息条件下复杂网络的抗毁性.以无标度网络为例对一般攻击信息参数组合进行了仿真分析,发现随机隐藏少量节点信息将大幅度提高复杂网络的抗毁性,获取少量重要节点的信息可以大幅度降低复杂网络的抗毁性.     

不同攻击策略下作战体系网络抗毁性研究

信息化条件下,作战体系网络抗毁性成为提升体系作战效能的重要研究内容。在分析作战体系网络结构以及常用抗毁性测度基础上,提出了基于自然连通度的复杂网络抗毁性测度;依据攻击方掌握信息程度的不同,将攻击策略分为随机攻击、恶意攻击和条件攻击策略3种,以及去点和去边两种攻击方式。在不同的攻击策略下,通过仿真分析探索了不同复杂网络结构与复杂网络抗毁性之间的规律。     

基于超网络模型武器装备体系抗毁性分析

针对现有的网络抗毁性分析方法无法体现装备体系网络抗毁性评估的缺陷,提出了一种基于超网络抗毁性评估方法。通过对超网络模型节点与边的结构关系分析,建立起装备体系超网络模型,由此总结出网络自然连通度、分类度与分类度分布、子网聚类系数等抗毁性测度指标,并对超网络下的装备体系抗毁性进行仿真分析,得出不同攻击策略下装备体系网络抗毁性的变化规律,对装备体系建设具有一定的借鉴作用。     

基于异质网络的武器装备体系结构抗毁性研究

考虑到武器装备体系中装备节点的复杂性和异质性，以及装备之间关系的多样性，本文首先提出了基于异质网络的武器装备体系建模方法.其次通过借鉴OODA作战循环理论的概念，结合异质网络中元路径的定义，提出评估指标——杀伤链数对武器装备体系结构抗毁性进行评估.然后将杀伤链数和常用的抗毁性评估指标——自然连通度进行比较，分析随机攻击和选择性攻击策略下武器装备体系结构抗毁性的变化，发现具备实际语义信息的杀伤链数对于评估武器装备体系结构抗毁性更加有效.最后，通过想定背景下的武器装备作战体系实例，分析该实例下的武器装备体系结构抗毁性，为进攻方首要攻击对象和防守方首要保护对象提供辅助决策.     

基于信息流的网络化C4ISR系统结构抗毁性分析方法

网络化C4ISR系统规模庞大、结构复杂,系统结构成为影响网络化C4ISR系统各种特性的主要因素,特别是结构与系统抗毁性之间存在直接的因果关系。本文在分析系统结构抗毁性概念的基础上,首先提出了网络化C4ISR系统结构信息流模型;然后基于该模型提出了基于信息流的系统结构抗毁性分析方法;包括不完全信息下系统结构的攻击模型、系统完成任务能力的度量方法以及抗毁性指标计算方法;最后通过对区域联合防空指挥信息系统结构抗毁性仿真实验分析,验证了该方法的有效性。     

蓄意攻击策略下危险品运输网络级联失效仿真

在构建危险品运输网络级联失效模型的基础上,通过控制模型参数,研究了危险品运输网络级联失效特性及不同蓄意攻击策略对网络级联失效的影响。基于大连市危险品道路运输网络特征值,构建了基于WS小世界网络的危险品运输复杂网络生成算法;提出了具有时间阶段特性并带有可调参数的节点初始负载模型,确定了"失效"节点负载分配的择优分配概率模型和节点容量模型,并利用节点负载动态分配概率值,动态描述节点"正常""暂停"和"失效"三种状态,从而构建危险品运输网络级联失效机制模型;以网络级联失效平均规模和相变临界值作为网络抗毁性度量,通过构建两种蓄意攻击策略,对比研究了不同攻击策略对危险品运输网络级联失效抗毁性的影响。仿真结果及理论分析表明:1)构建的危险品运输网络级联失效模型是有效的;2)节点容量系数、过载承受能力调节参数和网络平均节点的度对蓄意攻击策略的变化是不敏感的,但通过提高它们的取值,能够有效降低网络级联失效平均规模,提高网络抗毁性;3)对于节点度的降序攻击策略,可调参数越小,网络抗毁性越强,但对于节点度的升序攻击策略,可调参数越大,网络抗毁性越强,且两种攻击策略下的相变临界值曲线在可调参数为0.5处相交。这些结论为防范蓄意攻击策略的制定提供理论依据。     

基于自然连通度的复杂网络抗毁性分析

以自然连通度为抗毁性谱测度指标,详细分析了度分布、小世界性、度关联性3种典型复杂网络结构属性对复杂网络抗毁性的影响:通过混合择优模型构造不同度分布复杂网络,研究了度分布对抗毁性的影响,研究表明在相同条件下,度分布越不均匀抗毁性越强;从规则环状格子出发,通过保度随机重连和自由随机重连研究了小世界性对抗毁性的影响,研究表明复杂网络拓扑结构的抗毁性与小世界性并不存在必然的相关性;通过保度同配重连和保度异配重连研究了度关联性对抗毁性的影响,研究表明同配网络比异配网络的抗毁性更强。     

复杂网络抗毁性测度研究

复杂网络通常面临两种打击：随机性打击和选择性打击，随机网络和无标度网络对这两种损伤的抗毁性有很大差异．针对复杂网络的特点，首先给出了复杂网络连通性的一个新测度——连通系数．在此基础之上，给出了抗毁性测度的新定义，针对复杂网络面临的两种不同损伤，给出了复杂网络抗毁性的两个新测度——容错度和抗攻击度，并以世界贸易网为例进行了网络抗毁性分析．最后对复杂网络抗毁性研究的思路进行了探讨，指出从网络拓扑结构出发，研究拓扑结构的各种属性对网络抗毁性的影响，这将是复杂网络抗毁性研究的一个有效而新颖的思路．     

基于复杂网络的危险品运输网络抗毁性仿真

通过构建危险品运输超网络模型,分析了网络之间的相互作用和影响,继而建立了危险品运输网络模型生成方式;通过引入危险品运输网络"最短路径"、"平均最小风险路径距离"和"网络最大连通子图"概念,提出了"网络风险效率"和"最大连通度"抗毁性测度模型;根据网络流量特性,构建了危险品运输网络介数模型。以危险品运输网络为例进行仿真,仿真结果表明:危险品运输网络抗毁性表现为对随机攻击的鲁棒性和蓄意攻击的脆弱性,抗毁性更接近于无标度网络;其抗毁性是由少数节点和边维系的,且网络对节点攻击的抗毁性低于对边攻击的;网络最大连通度性能优于网络风险效率,适当增加系统冗余性可提高网络抗毁性。     

基于网络动力学特征信息融合系统抗毁性研究

从无尺度网络动力学特征的新角度,研究信息融合网络系统抗毁性问题。针对以往的抗毁性测度指标不适用于复杂信息融合网络抗毁性研究的现状,考虑信息融合系统的时延及战场感知覆盖率等因素,提出一种新的抗毁性测度指标:网络覆盖率。在该指标的基础上对无尺度网络模型的抗毁性进行研究,并分析不同的拓扑改进策略对网络抗毁性的影响。     

体系作战信息流转超网络结构优化

稳健可靠、精干灵活的网络结构,是体系作战信息顺畅传递、高效流转的重要保证。首先,引入超网络理论,提出体系作战信息流转超网络概念,构建由物理层和逻辑层组成的分层网络结构;其次,以物理层抗毁性最强、逻辑层流转效率最高、整体网络化效能最大为优化目标,建立作战信息流转超网络均衡模型;然后,通过变分不等式进行模型转换,利用修正投影算法求解运算。最后,以空中进攻作战为例,进行仿真实验分析。结果表明,优化后的超网络在保持原网络结构特点的同时,具备更强的抗毁性、更高的流转效率和更大的网络化效能。     

物流保障网络级联失效临界抗毁性

针对军事决策者所关心的"物流保障网络抗毁性"与"物流保障网络负载临界值"的问题进行了研究,首先分析了物流保障网络的特点,建立了度均匀随机分布的网络模型和负载局部扩展的级联失效抗毁性模型,并运用了多维分支过程方法求解网络级联失效的临界值。研究发现:容量均匀分布的物流保障网络中,当网络负载超过临界负载时,一个随机故障将引起网络瘫痪。最后通过一个仿真实例分析了物流保障网络节点最大度分别为5、6、8、10、12时的级联失效抗毁性临界值,并给出了仿真结果与解析推导存在误差的原因。     

网络化防空导弹体系生存能力建模与仿真研究

针对现代防空导弹网络化作战特点,基于网络化防空导弹体系的结构及作战流程,提出了网络化防空导弹体系生存能力的概念与内涵,研究并分析了其生存能力的影响因素及相关计算公式,提出了一种评估网络化防空导弹体系生存能力的综合模型。仿真结果表明,增加节点数目、增大链路连通概率以及节点的有效性都可有效提高网络化防空导弹体系的生存能力。研究成果对网络化防空导弹体系生存能力的设计与提高具有积极的意义。     

System of developing scale modeling and simulation for URAV

The unmanned reconnaissance aerial vehicle （URAV） plays an important role in battlefield monitoring and information acquiring because of its advantage of zero casualties, and has thus attracted considerable attention of the world. The URAV was developed rapidly in our country, however, no scientific assessment methods have yet been provided owing to different fight requirements of armed forces. Considering the demand of the missile artillery on the martial information, the model of information requirement of combat force, the reconnaissance ability of URAV, the survivability of URAV, and the task reliability of URAV were constructed, respectively. By synthesizing the mathematic models above, the model of developing demand was constructed on the URAV equipment. It simulated and calculated some URAV equipment developing scales, and explored a way of settling the problem of URAV equipment developing demand.     

基于节点防护能力的指挥控制系统网络抗毁性分析方法

针对指挥控制系统抗毁性分析方法中通信网络的作用和节点防护能力表征不足的问题,建立指挥机构依赖于通信节点的双层网络模型,从维持系统运行的角度定义节点的防护能力;在此基础上分析节点依赖因素下的失效机理,按照作战实施情况将攻击策略分为攻心、断链和打尾3种,并区分优先攻击指挥机构和优先攻击通信节点两种情况,提出抗毁性动态指标、模式指标和系统指标对指挥控制系统抗毁性进行评估。案例分析表明,该抗毁性分析方法具有一定的参考价值,实验结果还表明系统在优先攻击通信节点情况下的抗毁性较差。     

基于作战环和改进信息熵的体系效能评估方法

针对信息化条件下作战体系中装备种类繁多、关系复杂的问题,以敌方目标为牵引,提出了一种基于作战环和改进信息熵的体系效能评估方法。将装备和关联关系抽象为节点和边,根据节点的战技指标确定边的度量指标,构建了基于作战环的作战体系网络模型。提出了基于邻接矩阵的作战环数量确定方法和基于改进信息熵的作战环效能评估方法,根据各目标节点参与的作战环数量及其效能,建立了作战体系效能评估模型。以某打击大型水面舰艇作战体系为例进行分析,结果表明所提方法充分考虑了各装备和关联关系的异质性与不确定性,能够全面客观地评估体系效能,为作战体系效能评估和结构优化提供方法支撑。     

基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估模型

基础设施网络对国家经济、人民生活和社会安全具有重要意义,为了能够准确迅速地评估基础设施网络面对物理攻击或自然灾害时的抗毁性,提出了基于区域毁伤的基础设施网络抗毁性评估模型。该模型将网络的边均分成虚拟节点,提出加权聚类算法寻找关键区域,使用归一化方法平衡网络规模和网络地理覆盖范围对评估结果的影响,算法复杂度低,运算量小,模型应用范围广,便于多个网络之间或同一网络不同规划方案的抗毁性比较。以智利电力输送网络为例,设计多组实验对评估模型进行检验,并给出可视化结果和分析。     

不完全信息条件下可生存网络存储系统方案优选研究

提出了一种不完全信息条件下的可生存网络存储系统方案优选模型.该模型基于可生存性指标构建了证据源,给出了存在空缺值的决策评估矩阵,针对传统方法无法处理不完全信息情况,提出了基于DS证据理论的方案评估方法;同时,为了处理决策评估矩阵中以不同形式描述的取值情况,给出了点值、区间值、模糊值等取值形式的隶属度函数,采用了基于信任区间的多属性决策规则,以获得方案优劣排序结果.最后,通过网络存储系统方案优选实例证明了该模型具备处理不完全信息能力,方法有效合理.     

网络化防空导弹体系生存能力的评估与权衡

针对现代防空导弹网络化作战特点,基于网络化防空导弹体系的概念与内涵,研究并分析了其生存能力的影响因素及相关计算公式,提出了一种评估网络化防空导弹体系生存能力的综合方法。考虑到网络化防空导弹体系生存能力的提高必须以费用为代价,提出了一种网络化防空导弹体系生存能力/作战费用综合权衡方法。通过仿真计算,分析了影响生存能力的主要因素,验证了所提方法的正确性。研究成果对网络化防空导弹体系生存能力的设计与提高具有积极的意义。