[發明專利]多層交通網絡MRWC節點重要性排序方法、系統、電子設備及計算機可讀存儲介質

有效

• 申請號: 202011602569.7
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112700124B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 王秋玲;賀僚僚;柯宇昊;朱璋元;宗元凱;馬雨晨
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06Q10/0639
• 分類號: G06Q10/0639;G06F17/18;G06F17/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種多層交通網絡MRWC節點重要性排序方法、系統、電子設備及計算機可讀存儲介質，所述方法包括：構建獲得多層交通網絡；計算所述多層交通網絡各連邊權重，獲得權重矩陣；將獲得的權重矩陣進行歸一化處理，獲得概率矩陣M；所述多層交通網絡共有N個節點，在初始時刻每個節點的重要性相同，獲得起始游走矩陣v；基于獲得的概率矩陣M和起始游走矩陣v，進行游走迭代，取迭代穩定后的游走矩陣作為多層交通網絡各節點的重要度值；將重要度值排序比較，獲得節點重要性排序的最終結果。本發明中，通過構建綜合考慮層內層間關系的超鄰接概率矩陣，能夠使得評估結果對于多層真實網絡能夠更加準確高效。

技術領域

本發明屬于網絡評估方法技術領域，涉及多層交通網絡中關鍵節點排序領域，特別涉及一種多層交通網絡MRWC(復雜交通網絡隨機游走中心度，Random walk centralityin multi-layer traffic network)節點重要性排序方法、系統、電子設備及計算機可讀存儲介質。

背景技術

復雜網絡節點重要性評估一直是網絡分析的熱點問題，少量處于關鍵位置的重要節點往往對網絡有較大的控制權，因此識別電力網絡、社交網絡、交通網絡和疾病傳播等網絡中的重要節點具有重要意義。

網絡節點重要性研究最早由社會網絡學者提出并應用到社會網絡分析中。圍繞著網絡拓撲結構，國內外學者從不同角度、不同用途提出了多種評價指標，如度數、介數中心性、接近中心性、PageRank算法、拉普拉斯算子中心性等。由于節點的重要性往往與網絡的整體結構相關，單個指標存在一定的片面性和局限性，一些學者開始嘗試使用多指標的綜合評價方法來研究節點的重要性。王力等人選擇節點介數、節點連接度、交叉口交通小時流量三個評價指標，然后用FCM模糊聚類方法評價節點重要性；張琨等采用極大不相關法進行指標篩選，利用改進的熵權法確定各指標的權重，最終通過灰色關聯分析方法確定節點的重要性；吳學文等將海河流域網絡節點的度指標和介數指標劃分為8個等級和12個等級，對不同等級的節點進行節點重要度分析；于會等提出基于多屬性決策的方法來綜合評價節點的重要性，該方法中雖然利用層次分析法較好地考慮和集成了綜合評價過程中的各種定性與定量信息，但是在應用中仍擺脫不了評價過程中的隨機性和評價專家主觀上的不確定性及認識上的模糊性，評價結果不夠客觀。秦李等人結合改進的主成分分析來確定各指標權重，再利用“逼近理想排序法”得到重要性評價結果。

上述現有方法多是針對單一復雜網絡提出的，而多層網絡是由兩個或兩個以上個單層網絡組成，所以單層網絡中節點重要性排序方法經過改進可應用于多層網絡。Sole-Ribalta等人將介數中心性應用于多層網絡，計算最短路徑時可穿越不同的網絡層，并且通過改進Brandes算法大大降低了介數中心性的時間復雜度。Chakraborty提出了多層網絡中跨層的介數中心性CBC算法，在計算最短路徑時融入不同層間的作用關系。蔣國平等人提出一種基于層間反饋的多層網絡PageRank算法，使用PageRank算法對節點重要性進行迭代時，考慮節點在其它層面中的重要性對本層中節點重要性的影響力。近幾年，王娟以及李美竹等人分別提出了基于信息融合的多層網絡節點排序算法，使用融合算法融合節點在所有單層網絡中的重要性。Mohammed等研究了不同網絡拓撲結構對影響力節點識別的影響，并考慮了多層交互以及作為權重的重疊鏈路。王娟利用層次分析法為指標定義層重要性權重及每層的影響力權重，從而根據節點的多層網絡評價值進行節點重要性排序。

從現有研究來看，目前對于復雜網絡中影響力節點識別的研究主要集中在單層網絡中，而基于多層網絡的研究卻還剛剛起步，忽視了實際復雜系統中多種網絡相互作用的存在，譬如公共交通網絡中地鐵網絡和公交網絡之間存在換乘關系；現實中大多數復雜系統的節點具有多種功能，每個節點可以在每層中提供不同作用，這些層之間相互作用可以實現其全部功能，可以更好地解釋信息在網絡中的傳播過程。

綜上，現有的多層交通網絡關鍵節點識別方法從網絡拓撲結構角度考慮層間作用關系，忽略了不同層間的屬性差異，亟需一種新的能夠更加準確高效的評估多層網絡節點重要度的方法及系統。

發明內容