复杂网络中链路的可预测性

为从理论上比较各种预测方法的优劣,分析多个网络演化过程中形成链接的两个节点之间的拓扑距离分布,阐明了传统基于共同邻居相似性指标可有效进行链路预测的机理,从理论上分析了9种基于共同邻居相似性算法的预测上限(可预测性)。通过分析一阶邻居预测算法的局限性和影响链路可预测性的因素,提出了两种基于高阶路径信息的链路预测算法并计算了他们的可预测性指标。从理论上提出了链路的可预测性指标,也通过对实际网络的预测证明了所提链路预测算法的有效性。     

基于元路径的武器装备体系作战网络链路预测方法

链路预测是网络科学研究的基本问题,武器装备体系作战网络链路预测有助于识别异构作战网络中的隐含信息,对网络重构、关键节点识别以及作战计划制定等具有重要意义。从体系视角出发,基于元路径思想,提出了一种基于元路径的武器装备体系作战网络链路预测方法。首先,针对武器装备与装备间关系的异质性,分别抽象为作战网络中不同类型的节点与边,建立武器装备体系异构作战网络模型。其次,异构作战网络中不同元路径具有特定语义含义,梳理异构作战网络中存在的元路径并对其具体物理含义进行描述,提出基于元路径冗余度的节点相似性指标,在此基础上构建武器装备体系作战网络链路预测模型。最后,与选取的典型链路预测模型及算法进行对比,证明所提方法的可行性和有效性,并结合具体军事应用需求进行应用实例研究。     

SDN驱动的网络流量负载均衡路由优化算法

在5G网络数据流量剧增的背景下，针对5G网络流量负载均衡问题提出并评估了两种基于软件定义网络驱动的路由搜索优化算法。首先，建立了软件定义网络多约束数据传输路径选择模型；然后，针对所提模型提出了一种流量负载均衡广度优先搜索(load balancing scheme with breadth-first-search, LBB)路径优化算法，在广度优先搜索的过程中，设定一个动态流量阈值对链路进行实时监测，旨在寻找源节点到目标节点的最优数据传输路径。为了减少甚至避免不必要的搜索所造成的空间开销，进一步提出了基于深度优先搜索的迭代深化搜索(iterative deepening search with depth first search, IDDFS)路径优化算法，该算法限制了数据传输路径的每次搜索深度，并在搜索过程中优先选择可用带宽最大的链路进行深度优先搜索迭代优化。仿真结果表明了所提算法在资源利用率和网络吞吐量这两项关键性能指标上的优越性能。     

基于结构特征约束两阶段重构的视频压缩感知

针对现有视频压缩感知多假设预测-残差重构方法重构精度不高的问题,提出一种基于结构特征先验约束两阶段重构的多假设预测视频压缩感知方法。该方法从相似图像块非局部相似性和梯度稀疏性出发,将第一阶段多假设预测重构后的当前帧直接作为第二阶段重构的初始重构帧,利用低秩正则化和全变差正则化再次进行重构,其中低秩正则化矩阵是通过欧氏距离-感知哈希算法获取的图像相似块集合,同时包含帧内和帧间的相似图像块,充分利用帧内帧间的结构相似性,有效提高重构性能,为后续残差重构打下基础。仿真实验表明,所提两阶段重构算法较现有几种优秀重构算法更好地保留了视频帧的细节,并具有更高的重构精度。     

基于结构特征约束两阶段重构的视频压缩感知

针对现有视频压缩感知多假设预测-残差重构方法重构精度不高的问题,提出一种基于结构特征先验约束两阶段重构的多假设预测视频压缩感知方法。该方法从相似图像块非局部相似性和梯度稀疏性出发,将第一阶段多假设预测重构后的当前帧直接作为第二阶段重构的初始重构帧,利用低秩正则化和全变差正则化再次进行重构,其中低秩正则化矩阵是通过欧氏距离-感知哈希算法获取的图像相似块集合,同时包含帧内和帧间的相似图像块,充分利用帧内帧间的结构相似性,有效提高重构性能,为后续残差重构打下基础。仿真实验表明,所提两阶段重构算法较现有几种优秀重构算法更好地保留了视频帧的细节,并具有更高的重构精度。     

传感器网络中基于链路层服务的最短路由算法

无线传感器网络中,链路通信质量随时空变化很大,并且有5%-15%的非对称链路存在。链路层服务不但可以发现邻居传感器节点,测量和预测邻居节点间的链路通信质量,而且还提供链路数据转发机制来减轻单向链路对其它协议的影响。利用链路层服务,采用分布式最短路由路径建立算法,为每个传感器节点建立了到汇聚节点的最短路由路径,然后从理论上分析了该算法的性能,最后在无线传感器网络模拟器TOSSIM上进行了模拟。实验结果表明,基于链路层服务的最短路由路径建立算法,不仅可以有效地避免建立断路由路径,还可以充分利用单向链路来建立更短的路由路径,有多于15%的传感器节点建立了更短的路由路径,路由跳数也减少了14%-100%。     

基于非负矩阵分解的复杂网络重构

将网络连边的产生机制和其社团结构结合在一起,基于社团结构决定网络连边的假设推导出节点间的连接概率矩阵并表达为矩阵乘积的形式,然后利用非负矩阵分解得到节点间的连接概率矩阵进行网络重建。设计实验并在几个真实的网络数据上测试,相比基于相似度的网络重构算法,该算法取得了更好的网络重构效果。     

基于蚁群策略的无线传感器网络能量有效路由算法

从无线传感器网络自身的特点出发,提出了一种基于蚁群策略的无线传感器网络能量有效路由算法(energy efficient routing algorithm based on ant colony optimization for wireless sensor network,EEAWSN).该算法设计了一个新的能够均衡传输能量消耗和节点剩余能量的蚂蚁前向移动的选择概率模型,并给出路径最优度的概念来评价路径的最优性.仿真结果表明,与其他蚁群策略的路由算法相比,该算法找到了一条路径最优度最优的路径,在此路径上传输能量消耗最小,并且兼顾了节点的剩余能量,从而延长了整个网络的生存时间.     

通信辐射源运动轨迹相似性分析

针对传统运动轨迹相似性分析利用时空信息效率不高问题,结合通信辐射源主体特点,提出基于时空和语义信息的辐射源轨迹相似性分析算法。在该算法中,对相似运动轨迹距离测度进行改进,提出基于马氏距离的轨迹时空相似度算法,将轨迹分割后计算相似度,克服了时间不匹配轨迹和不同采样间隔对轨迹相似性判断的影响;同时,结合基于高效K近邻(K-nearest neighbor, KNN)相似搜索的语义相似数据搜索算法,实现对辐射源相似轨迹的准确判断。该算法能够准确判断相似轨迹,优于现有的相似轨迹判断方法,且适应噪声环境。仿真实验结果验证了该算法的性能。     

移动自组织网中基于贪婪蚁群算法的广播策略

广播是移动自组织网络(mobile ad hoc network, MANET)传递信息和建立路由的重要操作。为解决广播过程中的链路冗余和广播风暴问题,提出一种基于贪婪蚁群算法(greedy ant colony algorithm, GACA)的广播策略。首先,结合路由节点的数据包总传输距离、链路数目和链路质量建立目标函数。然后,通过GACA达到目标函数的最小值并规划出最优信息广播路由。最后,转发节点根据路径要求转发信息。仿真实验表明,该策略能够合理地利用网络资源、减少信息冗余以及避免广播风暴的发生。     

通信辐射源运动轨迹相似性分析

针对传统运动轨迹相似性分析利用时空信息效率不高问题,结合通信辐射源主体特点,提出基于时空和语义信息的辐射源轨迹相似性分析算法。在该算法中,对相似运动轨迹距离测度进行改进,提出基于马氏距离的轨迹时空相似度算法,将轨迹分割后计算相似度,克服了时间不匹配轨迹和不同采样间隔对轨迹相似性判断的影响;同时,结合基于高效K近邻(K-nearest neighbor, KNN)相似搜索的语义相似数据搜索算法,实现对辐射源相似轨迹的准确判断。该算法能够准确判断相似轨迹,优于现有的相似轨迹判断方法,且适应噪声环境。仿真实验结果验证了该算法的性能。     

基于XOR选择重传ARQ的网络编码多播路由算法

针对XOR选择重传ARQ协议,提出了一种基于网络编码的多播路由算法,有效地恢复链路传输错误。该算法分为两种情况：一是信源发送正常的数据包,在信源节点与各接收节点之间建立多播路径族,并考虑不同路径族之间链路的共享;二是信源发送XOR数据包,搜索信源节点到各接收节点的最短路径,并考虑最短路径之间的链路共享。仿真结果表明,该算法有效地提高了网络吞吐量,在资源消耗方面较传统的多播路由算法有更好的表现,非常接近基于网络编码的最小费用多播算法。数学分析表明,该算法的复杂度远小于最小费用多播算法。     

基于安全度的QoS选播路由算法

提出一种基于安全度的QoS选播路由算法。该算法从负载平衡的思想出发，利用非精确网络状态信息，赋予每条链路一个与全局资源相关的权值即链路安全度，寻找链路安全度较高的选播路径。实验结果表明，该算法能有效平衡网络负载和服务器负载，提高了源节点的请求接受率。     

基于航迹概率假设密度的多传感器多目标跟踪

针对基于概率假设密度(probability hypothesis density, PHD)的分布式多传感器多目标跟踪(distributed multi-sensor multi-target tracking, DMMT)存在无法形成航迹、计算复杂度高、目标漏检等问题。本文基于航迹PHD后验估计提出了一种DMMT方法。为此,首先构建了各节点估计航迹间相似性度量矩阵,并采用匈牙利算法实现最优航迹匹配;其次采用协方差逆准则对关联航迹实现并行融合;最后基于概率生成泛函推导了一种鲁棒的DMMT方法。仿真实验验证了所提算法在目标状态估计精度、计算有效性和实时性方面的优势。     

节点可靠感知的差异保护虚拟航空网络映射算法

针对集成僵化的传统航空网络难以在节点出现故障后快速高效调度网络资源，从而恢复任务执行的问题，提出了无线网络虚拟化环境下节点可靠感知的差异保护虚拟航空网络映射(node reliability-aware protection-differentiated virtual airborne network embedding, NRPD-VANE)算法。首先，节点映射采用新的节点重要度评价方法，综合感知故障可能、无线干扰和网络资源，为虚拟节点映射可靠物理节点；其次，链路映射根据节点重要度，采用P圈保护技术对映射路径节点实行差异保护。仿真结果表明，相比传统的节点保护映射算法，所提算法在保持较低恢复时延的同时，提高了映射成功率。     

基于能量流的产业网络链路预测

随着产业部门间经济协作不断深入，形成了以产业部门为节点的产业网络。对产业网络中的产业部门未来发生关联的可能性进行预测，有助于推进产业结构升级、实现经济高质量发展。基于生态学的能值理论，挖掘产业部门间的能量流动关系，提出了一种新的基于能量流的产业网络链路预测算法。运用我国2002-2017年期间五个年度的产业关联表为实证数据，验证了算法的有效性和精确度，并且预测了2022年产业网络结构，由此分析各年度产业网络结构演变规律，识别产业网络中的关键产业部门，提出产业结构升级建议。结果表明，相比于经典链路预测算法，基于能量流的产业网络链路预测体现了产业部门间能量流动对产业网络预测的重要性，具有更好的预测精度。     

基于链路动态变化的产业网络预测模型研究

根据历年的产业网络,提出了一种预测任意两个产业将来发生链接可能性的新方法.利用网络分析方法,以中国的投入产出表为研究对象,构建了基于链路动态变化的产业网络预测模型,对比分析了该模型与相似性链路预测模型的预测精度.研究结果表明,历年产业网络的拓扑结构非常接近.依据正交试验设计,在参数选择合理的前提下,本文提出的预测模型具有理想的预测精度.相比于相似性链路预测算法,基于链路动态变化的产业网络预测算法体现了过往信息对产业网络链路预测的重要性,具有更好的预测结果.     

基于结构平衡理论与地位理论的符号预测算法

针对符号预测算法在预测准确率和算法复杂度方面难以均衡的问题,有效地融合社会学发展规律与网络局部特征,提出一种基于结构平衡理论与地位理论计算节点相似度的符号预测算法。为更好的结合上述两种理论对两节点相似度得分的贡献,引用调节因子,将基于两种理论的相似度得分按照调节因子的权重求和,相似度的得分的正负即为边符号预测的结果。最后将算法在多个不同数据集进行实验,与经典的CN算法和PSNBS算法在预测准确率与算法复杂度两个方面进行对比分析。结果显示该算法在预测准确率方面与经典算法非常接近,但在时间复杂度方面本文比经典算法低一个数量级,明显优于经典算法。     

基于深度可调节节点的水声网络部署优化算法

为提高网络的有效覆盖率,提升对目标区域监测的质量,提出一种基于深度可调节节点的水声网络部署优化算法。算法中节点通过深度调节形成以sink节点为根节点的树形拓扑结构,实现网络的全连通。以最大化有效覆盖为目标,以保证节点间的有效连通为约束条件对节点覆盖的最优位置进行求解,优化节点部署。仿真结果表明,所提算法较基于voronoi图的深度调节算法和传感器节点深度调节进行自我部署，以实现最大化覆盖的部署算法。两种基于深度调节节点的算法实现了有效覆盖率的明显提升,在节点数量为60、感知半径为0.8 km时,有效覆盖率分别提高了11.87%和12.59%。同时网络中节点的平均连通度更高,拓扑结构更稳定,在动态的水声网络中性能更好。     

基于SA-LEN的网络社区发现的研究

构建了一种LR-S复合网络,分别提取了L-IRS网络中的最短路径长度和RRTCS网络中的活跃度两个元素,提出了一种新的节点间相似度评价函数SA-LEN及基于节点相似度的社区划分算法。通过对多种计算机生成网络和自然网络实验发现,本文的SA-LEN的网络社区发现算法具有较高准确性。