一种指挥控制网络生成模型的构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开了一种指挥控制网络生成模型的构建方法，属于复杂网络和数据分析 的领域。
【背景技术】
[0002] 21世纪的世界进入网络化时代，人们的生活离不开网络，为便于利用网络，进行网 络性质的推导和网络行为的预测，人们在深入观察和分析各种类型网络特征和属性的基础 上，研究者开始设计网络生成模型来对网络的性质进行抽象和模拟。
[0003] 经过检索发现，专利CN201110107801. 1公布了一种具有小世界和无标度特性 的传感器网络建立方法，专利CN201010181990.5公布了一种移动无标度自组织网络模 型的建立方法，专利CN201010212264. 5公布了一种知识网络的半自动生成方法，专利 200910199849. 5公布了一种人工基因调控网络的模拟方法，上述授权专利都可归类成运用 复杂网络的非线性优先连接、和交互增长等原理实现的方法，该些在交通网络、万维网络、 知识网络的应用，生成的模型与真实网络相比早期的基于随机图的拓扑模型有更大的相似 度。
[0004] 但网络生成模型受不同网络特征制约，指挥控制网络不同与上述网络的特征，比 如还具有一定的等级性W及社团特征。指控网络的指控节点尤其具有综合性，它可能是信 息处理中屯、，也可能是一综合终端，衔接火力、通信、侦察等末端节点，指控网络的拓扑又叠 加在通信网络之上，尤其是传感器和武器平台的交链使指控网络规模变的庞大，故而指控 网络是一种异质、多层、复杂的网络模型。
[0005] 美国的安东巧?戴克使用Kawachi(2004)方法建立的指控网络模型，通过改变参 数P，可产生规则网络（JP=0)，小世界网络（按股《巧《化1)，随机网络（化5《梦《1)和无尺 度网络(护>2)。但与用于交通网络、万维网络、知识网络的方法类似，大都针对单一节点组 成的复杂网络，有的运用节点度，基于非线性优先连接即节点增长规律，新加入的节点优先 考虑重要的、度值大的节点，构建的指控网络模型有无标度性和小世界特性。但上述网络模 型更适合于节点类型相同的复杂网络，比如通信网络。
[0006] 文献【狄鹏、黎放、胡斌，复杂作战网络建模及模型特征，海军工程大学学报，2010 (6) ;107-112】区分了四类节点，直接根据统计规律产生连接边，但方法中，概率函数对所生 成的拓扑结构起关键作用，与真实网络拓扑演化规律不符。
[0007] 文献【李俊、吕欣、谭跃进，基于空间结构的战术通信网络建模，系统工程与电子技 术，2010 (7) ;1456-1460】提出了对通信网络模型构建的方法，区分主干网络和接入网络采 用了不同机制，并考虑空间位置，通信网络是指控网络的承载，其属于物理实体层面，指控 网络的社会层面还无从体现。
[000引文献【马秀丽、孙可屯、、王红霞，基于复杂网络理论的C2组织网络拓扑结构研究， 火力与指挥控制，2010 (2) ;69-71】提出将探测信息流网络结构和指挥信息流网络结构结 合形成指控网络结构，但没有给出具体可操作的构建网络的方法。
[0009] 文献【王再奎，马亚平，桑景瑞、金伟新，基于复杂网络的指挥信息网络拓扑模型研 究，指挥控制与仿真，2011 (2) ;8-11】提出建立层次性指挥关系网络，和基于局域世界的通 信网络，并建立关联。局域世界的通信网络只适合战术层面，该种方法也与实际情况不合。
[0010] 在实际指控网络的连接中，要考虑网络的节点空间位置和节点的多样性对网络结 构的影响，实际上，打击节点往往与临近通信节点相连，侦察节点可与多个通信节点相连， 但之间无直接连边；另外，通信节点也区分核屯、与一般节点，核屯、节点往往靠光纤相连，而 战术互联网的一般节点通过无线链路。由于无线通信范围受到发信机功率、战场频谱环境、 节点所处地理位置等诸多因素的限制，因此连接受范围限制。基于已有方法的"偏好连接" 与实际情况不相符。
[0011] 总的来说，上述方法存在与实体网络相似性不高，生成网络实用性差的问题。
【发明内容】
[0012] 本发明力图克服现有方法的不足，提供一种指挥控制网络生成模型的构建方法。
[0013] 本发明是通过如下技术方案实现的， 该方法包括W下步骤： 步骤S1 ;根据设定的指挥层次和指挥跨度，建立满足层次特征的、由指挥节点组成的 初始网络拓扑； 步骤S2 ;复制与指挥节点相同数目的通信核屯、节点，并建立通信核屯、节点骨干拓扑； 步骤S3 ;区分不同类型节点比例，生成一个预加入拓扑的新节点，并获得该节点的邻 居节点； 步骤S4 ;计算新节点与可连接节点的连接概率； 如果新节点是通信节点，则与节点集合中的一个节点j的连接概率为
【主权项】
1. 一种指挥控制网络生成模型的构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 步骤Sl:根据设定的指挥层次和指挥跨度，建立满足层次特征的、由指挥节点组成的 初始网络拓扑； 步骤S2 :复制与指挥节点相同数目的通信核心节点，并建立通信核心节点骨干拓扑； 步骤S3 :区分不同类型节点比例，生成一个预加入拓扑的新节点，并获得该节点的邻 居节点； 步骤S4 :计算新节点与可连接节点的连接概率； 如果新节点是通信节点，则与节点集合中的一个节点j的连接概率为
其中V是已有拓扑中的节点集合，&是节点的吸引系数，％ ~印（，其中ef为节点的影 响因子，4为i节点的度；当节点j为邻居节点，且为通信节点，则=2，当节点j不是邻 居节点，但为通信节点时A =1，当节点j不是通信节点，5 =O ; 如果新节点是侦察节点，则节点与节点集合中的一个节点j的连接概率为
其中，4为i节点的度，新节点的邻居通信节点集合记为M1，由Ml中节点的所有邻居 通信节点再次构成的集合记作M2,临近通信节点集合Fs =C4/cM2|ie，^取〇. 〇48 ; 如果新节点是火力节点，则节点与节点集合中一个节点j的连接概率为
其中，4为i节点的度，新节点的所有邻居通信节点的集合记为M1，邻居通信节点集合 Wc =|j|/eMl}； 步骤S5 :将新节点i加入拓扑，对拓扑内每一节点j，随机生成0到1之间的一个数，若 该数小于步骤S4计算出的连接概率，则将节点i与j连接； 步骤S6 :继续执行步骤S3、S4和S5,直到节点数达到设定数值。
2. -种指挥控制网络生成模型的构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 如权利要求1所述的一种指挥控制网络生成模型的构建方法，其特征在于，所述步骤 S1，根据指挥层次和指挥跨度建立满足层次特征的由指挥节点组成的初始网络拓扑，采取 分形的方法，设定不同指挥层次i设定对应指挥跨度为爲，总的指挥层次为A，执行以下步 骤： 步骤Sl-I :设定节点位于层次i=l，增加木个指挥节点，在该层的指挥节点建立全连 接； 步骤S1-2 :以i层节点为父节点，对每个父节点增加^个子节点，并增加父节点与子 节点之间的连边； 步骤S1-3 :重复S-2,直到遍历i层所有节点； 步骤S1-4:设定i=i+l，重复S-I和S-2,直到i= A。
3. 如权利要求1所述的一种指挥控制网络生成模型的构建方法，其特征在于，所述步 骤S2,复制与指挥节点相同数目的通信核心节点，并建立通信核心节点骨干拓扑，具体执行 步骤包括： 步骤S2-1:增加与指挥节点相同数目的通信核心节点；指挥节点与通信核心节点一一 对应，并建立连边； 步骤S2-2 :若指挥节点之间存在连边，那么对应通信核心节点之间增加连边； 步骤S2-3 :在每一通信核心节点随机与其它通信核心节点增加一条边，作为冗余连 接； 步骤S2-4:由节点分布函数，生成通信核心节点的位置，若该位置附近已存在节点，则 重新生成； 步骤S2-5 :将通信核心节点设置到该位置。
4. 如权利要求1所述的一种指挥控制网络生成模型的构建方法，其特征在于，所述步 骤S3区分不同类型节点比例，生成一个节点作为预加入拓扑的新节点，并获得该节点的邻 居节点及度数，具体执行步骤包括： 步骤S3-1 :根据网络特性需求，生成节点按比例rc、&(rc + rr + rs =1)区分为通信节 点、侦察节点、打击节点； 步骤S3-2 :由分布函数生成该节点的位置，若该位置附近已存在节点，则重新生成； 步骤S3-3 :从当前拓扑中，把满足的节点j归于新增节点i的邻居节点 集合中，是节点i和节点j的欧式距离。
【专利摘要】本发明公开了一种指挥控制网络生成模型的构建方法，方法的步骤为：S1根据设定的指挥层次和指挥跨度，自顶向下分形建立满足层次特征，由指挥节点组成的初始网络拓扑；S2复制与指挥节点相同数目的通信核心节点，并建立通信核心节点骨干拓扑；S3区分不同类型节点比例，生成一个预加入拓扑的新节点，并获得该节点的邻居节点；S4计算新节点与可连接节点的连接概率；S5将新节点i加入拓扑,S6继续执行步骤S3、S4和S5，直到节点数达到设定数值。本发明能够构建与实际相符的多层异构指挥控制网络，且能提高网络模型的精确度及和真实网络性质的相似性。
【IPC分类】H04L12-28
【公开号】CN104836711
【申请号】CN201510139539
【发明人】朱江
【申请人】朱江
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年3月29日