[發明專利]適用于航空網絡的影響力節點識別方法及系統

有效

• 申請號: 201810373856.1
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108683448B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 王興隆;張淑婷;趙末;趙嶷飛
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04L12/24
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

本發明提出一種適用于航空網絡的影響力節點識別方法及系統，構建航空網絡，將所有節點對其相鄰節點的重要度貢獻比重用矩陣形式表示出來，形成復雜度矩陣；將節點自身在網絡中的位置信息通過節點效率，即節點與其他節點之間距離倒數之和的平均值表示出來；復雜度矩陣結合節點效率形成改進的復雜度矩陣，與航空網絡節點特有的節點使用率構成效率度指標，用以識別影響力節點。本發明綜合了航空網絡中特有的節點特性，使得效率度指標不僅表征了航空網絡的拓撲結構特性也表征了航空流量分布特性更加適用于航空網絡提高識別精準性。

技術領域

本發明屬于航空網絡領域，特別涉及到一種適用于航空網絡的影響力節點識別方法及系統

背景技術

隨著對復雜網絡的深入研究，識別網絡重要性節點具有重要的理論研究意義和實際價值，已經在社交網絡、科研合作網絡、電力網絡中得到了廣泛應用。在航空網絡中也存在一些小比例數量的節點在被蓄意攻擊時會使網絡的整體性能迅速下降，這些節點稱為影響力節點。因此準確識別影響力節點，有針對性地制定的應對措施可以提高航空網絡的魯棒性和抗攻擊能力。

國內外已初步開展影響力節點識別方法的研究。例如有的研究中用極大不相關法對指標進行篩選，再利用改進的熵權法確定各指標的權重，最終以灰色關聯分析方法確定各個節點的影響力排序；有的研究中提出了通過觀察節點刪除與邊刪除對復雜網絡的影響，并通過加入介數的衡量對節點影響力進行分析；有的研究中考慮和集成了綜合評價過程中的各種定性與定量信息利用多屬性決策的方法來綜合評價節點的影響力；有的研究中給出了基于距離增量分組的動態加權網絡節點重要度評估算法等；但上述各研究方法暫時只提出了理論的研究，沒有試用到具體的航空網絡中；另外還有的研究是對中國航空網絡做了基于度和聚類系數的重要性節點分析，但也只考慮了網絡結構沒有分析流量的影響。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種適用于航空網絡的影響力節點識別方法及系統，基于改進的復雜度矩陣，綜合了航空網絡中特有的節點拓撲結構特性和空中節點流量特性，更加適用于航空網絡提高識別精準性。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種適用于航空網絡的影響力節點識別方法，包括：

(1)構建航空網絡，航空網絡結構模型為G＝(V,E,W)；V＝{v₁v₂...v_n}為機場和航路點的節點集合，|V|＝n；E＝{e₁e₂...e_i}∈V×V為航路及航線段組成的邊集合；W＝{w_ij}∈n×n為機場和航路點間航段距離權重，A＝{a_ij}∈n×n為航路網絡的鄰接矩陣用來表示網絡的連接結構；

(2)將所有節點對其相鄰節點的重要度貢獻比重用矩陣形式表示出來，形成復雜度矩陣；

(3)單個節點與其他節點之間距離倒數之和的平均值作為節點效率，復雜度矩陣結合節點效率形成改進的復雜度矩陣；

(4)改進的復雜度矩陣結合航空網絡節點特有的節點使用率構成效率度指標，用以識別影響力節點。

進一步的，步驟(2)所述復雜度矩陣具體為：

其中為網絡平均度，為該節點vi的度；a_ij為網絡鄰接矩陣A中的對應元素，是該節點對其他節點的貢獻分配參數，對角線上的數表示節點對自身的重要度貢獻比例為1。

更進一步的，步驟(3)所述改進的復雜度矩陣為：

其中，I_t表示節點效率，為：

更進一步的，步驟(4)所述效率度指標為：