考虑航班重分配的航班计划网络鲁棒性评估

为提升航班计划的鲁棒性,提出基于航班重分配策略的航班计划网络鲁棒性的评估方法。首先,提出航班计划网络的构建方法,分析航班计划网络的无标度和小世界特性。给出航班计划网络鲁棒性的定义,以及航班重分配策略,重分配方式包括延迟起飞、取消起飞和转移起飞。基于复杂网络理论,从功能和结构两方面构建鲁棒性指标,并进行综合计算。最后以2019年上半年我国航班计划为例,采用本文方法分别对随机攻击和蓄意攻击下每小时航班计划网络的鲁棒性进行动态计算,分析航班计划网络鲁棒性与攻击时段、攻击机场数量、容量损失率和指标权重的关系。结果显示,随机攻击下,攻击机场数在20以内时,航班计划鲁棒性变化不大。蓄意攻击下航班计划网络鲁棒性较随机攻击有大幅下降,尤其对于高峰时段内机场容量损失率达10%及以上时,鲁棒性下降更为明显,并挖掘出使网络综合效率下降较快的7个关键机场。不同权重设置对鲁棒性较差时段的识别影响较小。结果表明,本文方法能实现不同时段航班计划网络鲁棒性的动态评估,并能挖掘出对航班计划编制和实际运行具有重要意义的规律。     

一种航路网络社团划分的改进FN算法（英文）

社团划分是研究复杂网络特性的重要方法,目前应用较普遍的fast-Newman算法只考虑了网络静态层面的拓扑结构划分,而忽视了动态交通流量需求,导致划分结果仅为结构化最优的社团结构。为了提高社团划分准确性,以航路网络静态拓扑结构为基础,提出了网络交通流贡献度的概念;同时,引入运筹学理念优化网络邻接矩阵,形成一种改进的社团划分算法。选取华东地区航路网络352个航路节点,928条航段进行算法对比实验验证。结果表明,大型社团包含节点数占比提升21.3%,模块度值由0.756提升至0.806,而模块度的取值范围为[-0.5,1),因此,改进的算法对社团结构划分有更理想的效果。研究成果可以为航班时刻优化、航路资源合理利用提供理论和技术支撑。     

基于交通分配的航路网络生成（英文）

航路网络是空中交通分配的载体,而交通分配是检验航路网络的依据,如何构建基于交通分配的航路网络生成便成了当前空域规划技术中的研究方向。论文基于链路预测理论、优化理论,建立了上层为航路网络生成,下层为交通分配的双层规划模型,采用基于链路预测的网络拓扑生成器和基于偏好的最优路径搜索算法进行航路网络生成,采用NSGA-Ⅲ算法进行交通分配。论文基于Python平台NetworkX复杂网络分析库,采用中国大陆空域北京和上海飞行情报区57个机场、383个航路点、635条航段组成的航路网络和187 975架次机场对交通流量进行案例仿真。通过与现有航路网络对比,交通分配运行成本下降50.624%,飞行冲突系数下降33.564%,动态非直线系数下降7.830%。     

基于复杂网络模型的航路网络特性分析（英文）

航路网络是航空运输的基本载体,挖掘其特征对航空运行效率的提高有显著意义。以2018年中国大陆1 479个航路点组成的航路网络为研究对象,结合空域结构、交通流特征以及交通流支配关系等,从复杂网络视角构建了物理航路网络、无向航路交通网络、有向航路交通网络,以及基于交通流支配关系的有向航路交通网络等4个网络模型。基于典型网络测度指标统计了不同网络的拓扑特征,并分析了典型测度指标在不同网络中所展现的差异特征,进而提出了测度指标的综合指数概念。统计结果表明,航路网络在交通流的影响下展现了更丰富的异质性,节点间的关系并不对称,不同网络中的指标分布特征有明显差异。测度指标综合指数和交通量水平的对比分析表明,某些航路点不但在多个测度指标的综合指数中有较大值且交通量繁忙;某些航路点虽然在多个测度指标的综合指数中有较大的值,但交通量不繁忙;还有一些航路点只在某一特定指标的综合指数中比较突出。为反映航路点的综合重要程度,采用K-means方法基于度综合指数、介数综合指数、接近度综合指数将航路点的重要性划分为3个级别,交通量、机场数量、航班延误等的统计结果验证了分级结果的合理性。     

基于遗传算法的无线传感器网络拓扑控制改进研究

针对无线传感器网络中节点能耗较高及网络生存时间较短的问题,提出一种基于遗传算法的拓扑控制策略。利用遗传算法良好的寻优能力来确定节点最优发射功率,同时设计了精英保留操作,提高遗传算法的优化速度。根据优化结果调整节点发射功率,可以改善网络拓扑、提升网络中节点能量使用效率。通过分析,在传感器节点非均匀布设时,本算法能够使得节点能量消耗减少,更好地延长网络生存时间。     

无线传感器网络中的局域世界演化模型

基于复杂网络理论从新的角度研究大规模的无线传感器网络(WSNs),在经典B-A无标度模型的基础上提出了一种无线传感器网络局域世界演化模型,将传感器网络中的四种内部演化行为扩展到模型的动力学过程中,使用连续场理论导出了节点的度分布特征,发现了该模型的度指数服从γ=3的幂律分布.该模型对于节点的随机故障以及失效具有较高的鲁棒性,为构造稳健的传感器网络拓扑结构提供了新的参考.     

涡轮基组合循环发动机分布式控制系统通信网络混合拓扑结构优化方法

涡轮机组合循环(Turbine based combined cycle,TBCC)发动机控制系统通信网络拓扑结构是其分布式控制系统方案设计的重要部分,优化网络拓扑结构可提高发动机推重比和控制系统可靠性。本文基于智能优化算法提出TBCC分布式控制系统网络拓扑结构优化方法。基于图论建立TBCC几何模型和网格模型,以重量和可靠性为优化性能指标,同时考虑发动机表面高温区域以及控制节点的工作可靠性,分别采用粒子群算法和遗传算法优化星形结构中智能中央节点位置、中央节点的环形拓扑结构,获得星形-环形混合拓扑结构。仿真实例表明,基于本文方法优化所得的混合拓扑结构相较于星形集中式控制结构,系统重量降低了51.9%。     

空中交通网络物理系统影响力节点排序与抗毁性研究（英文）

为了确保飞行安全,采用复杂网络方法研究了空中交通网络物理系统(Cyber physical system,CPS)节点的影响和抗毁性。根据空中交通管理规则,分析了航路与管制扇区之间的逻辑耦合关系,构建了空中交通CPS网络模型,并建立了节点影响力指标和抗毁性指标。改进了K-shell(Improved K-shell,IKS)算法,对网络节点的影响力进行了计算和排序,并分析了随机和选择性攻击下的网络抗毁性。以华东地区空域为例,建立空中交通CPS模型,利用度、IKS和接近中心性对信息网和物理网的影响力节点进行了排序,分析了空中交通CPS在不同攻击方式下的抗毁性。实验结果表明,IKS算法能够有效识别空中交通CPS网络中的影响力节点,改进K-shell和接近中心性是影响空中交通CPS的抗毁性的两个关键指标。     

归一化RBF网络的结构优化策略

针对归一化RBF网络，利用基于山峰函数的减法聚类算法构造归一化RBF网络的初始结构，采用奇异值分解(SVD)算法分析了网络隐含层节点与奇异值、累积贡献率以及索引向量的关系，并对归一化RBF网络的结构进行了优化。最后，对该优化策略的可行性和有效性进行了仿真验证和性能比较。     

复杂网络信息维数的推广

信息维数是从信息量的角度来度量复杂网络分形特性的常用指标。在现有的基于盒子覆盖法的复杂网络信息维数概念上,进一步考虑网络节点间的差异性,将每个盒子包含信息的概率定义为该盒子内节点度的总和与网络中所有节点度的总和之间的比值,提出了一种新的复杂网络信息维数计算方法。在5个真实网络数据集上进行分形分析,并将分析结果与利用基于盒子覆盖法的复杂网络信息维数法得到的结果以及利用盒维数法得到的结果进行对比。研究结果表明:新的信息维数法计算所得的信息维数值与网络的盒维数值相近,并且该方法同样能够较好的度量实际网络的分形特性。     

对抗黑盒攻击的混合对抗性训练防御策略研究

随着深度学习模型在无人驾驶等安全敏感性任务中的广泛应用,围绕深度模型展开的攻防逐渐成为机器学习研究的热点。黑盒攻击是一种典型的攻击场景,在攻击者不知道模型具体使用结构和参数等情况下仍能进行有效攻击,是现实场景中最常用的攻击方法。因此,分析深度学习模型的脆弱性并设计出更加鲁棒的模型来对抗黑盒攻击成为迫切需要。而传统基于单模型的单强度和多强度对抗性训练方法,在抵御黑盒攻击时性能十分有限;基于多模型的集成对抗性训练方法在抵御高强度、多样化攻击样本效果也不理想。本文提出一种基于贪婪强度搜索的混合对抗性训练方法,实验结果表明,所提出的混合对抗性训练能够有效抵御多样化的黑盒攻击,性能优于传统的集成对抗性训练。     

无线传感网中能量优化的异常检测算法

基于网内数据处理技术和网络动态分簇技术,提出一种能量优化的异常检测算法。算法首先利用节点协作计算获取相关性信息,然后根据节点相关性和节点能量信息进行动态网络分簇,最后利用簇内相关与簇间相关性进行能量有效性的异常检测。相关测试结果表明,本文算法既保证了传感网异常检测精度又提高了网络能量利用效率。     

存储最优的传感器网络密钥共享

基于双线性函数,提出了一个存储最优的传感器网络密钥共享方法,指出了当前密钥管理协议在传感器网络中的不适用性。并对该共享方法的安全性和性能(存储、计算、通信)进行了分析。与其他方法相比,具有以下优点:(1)存储最优,只要求每个节点保存一个密钥和H ash函数,存储量与网络规模无关;(2)网络是确定连通的;(3)具有节点鉴别能力。因此,该方法能在较低耗费的前提下实现安全的、存储最优的、确定连通的传感器网络密钥共享。     

一种基于word文档的数字水印方法

针对目前大量的word电子文档在网络传输中的版权问题,本文提出了用汉明码的纠错编码方法,并采用IDEA加密算法的密码技术,改变word文档字体大小的数字水印算法,实现对文档的版权保护;该算法采用字符的特征编码的思想实现了word文档的水印嵌入和检测,并对水印信息采用了纠错编码的技术,提高了水印信息的抗干扰能力。实验结果表明:该算法具有较好的隐藏效果,抗攻击能力以及较强的鲁棒性。     

基于最小时间的航线选择问题

针对空中航线选择优化问题,分析了空中交通流的特点。结合航班在航线上等待点空中盘旋的情况,考虑从求解空中飞行时间最短的角度,建立了航线网络中航班最小费用流问题的数学模型,给出了求解这种最小费用流的算法。通过航线网络的简单算例,求出了最佳航线以及相应航线流量,说明了模型和算法的具体应用。     

预混湍流火焰面褶皱结构网络拓扑研究

湍流火焰结构是表征湍流与火焰相互作用的组分、速度、温度等标量场信息，理解湍流与火焰相互作用规律，验证和发展湍流燃烧模型的实验基础。针对传统曲率PDF分布反映湍流火焰面褶皱结构失准问题，利用网络拓扑结构方法可以标记系统关键节点和特征结构，构建湍流火焰面的拓扑结构。本文标记了湍流火焰面上的关键褶皱结构，分析了湍流与火焰的作用规律，结果表明:低湍流强度下，湍流火焰面的关键褶皱结构由火焰自身不稳定性引起；当湍流强度增大，湍流火焰面的关键褶皱结构由湍流尺度决定。在本生灯湍流火焰中，火焰自身不稳定性引起的火焰褶皱与火焰发展距离有关。在本生灯火焰底部，火焰自身不稳定性不引起火焰面褶皱，随着火焰向下游发展，其对火焰面影响逐渐增大，火焰褶皱程度增加。     

一种用于移动Ad Hoc网络的拥塞适应路由协议

提出局部拥塞表概念,利用旁路、局部拥塞表和hello消息机制,对动态源路由(Dynamic source routingprotocol,DSR)协议进行改进,提出了拥塞适应动态源路由(Congestion adaptive dynamic source routing,CA-DSR)协议。在CA-DSR协议中,主节点利用局部拥塞表,能在第一时间感知到网络拥塞,当拥塞发生时,拥塞节点的上一节点能建立绕过拥塞节点的旁路,当数据流到达已建立旁路的节点时,被按比例分流在主路由和旁路上,实现了路由拥塞适应功能。协议利用hello消息对局部拥塞表进行有效维护。与DSR相比,CA-DSR协议中平均端到端延迟更短、数据包递交率更高、规格化路由开销更少。仿真结果已证明了CA-DSR协议的优点。     

基于OPNET的低轨卫星的点波束确定算法(英文)

低轨道卫星通信网络具有低时延的全球覆盖优势。文中提出了一种新的低轨卫星的波束判断方法。该方法首先需要确定用户是否在中心波束,如果不在中心波束,通过两个步骤确定用户所在的边缘波束:第一步采用二维波束算法;第二步采用三维波束算法。基于这些算法,在OPNET平台上实现了具有动态节点和网络协议的铱星通信仿真系统,并获得仿真结果。结果显示,最长可视时间准则明显增加了卫星服务的时间,并且验证了波束宽度模型的应用。     

复杂网络的灰点及灰度分析(英文)

依据对复杂网络和灰色系统理论的相关分析,提出了复杂网络中的灰点问题,认为灰点分为存在而未知的灰点和演化灰点两类,并给出了相关定义。进一步给出复杂网络灰度问题的相关描述,将网络灰度分为相对灰度和绝对灰度,并分别进行了证明。