[發(fā)明專利]一種基于節(jié)點度偏差的復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)彈性控制方法

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• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114372334A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊冬明;馮強(qiáng);任羿;王自力;王云鵬;劉淼淼;海星朔
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種基于節(jié)點度偏差的復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)彈性控制方法，其具體步驟如下：步驟(1)：構(gòu)建雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)模型，并建立航空公司網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的映射關(guān)系；步驟(2)：根據(jù)步驟(1)中的雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)模型，在負(fù)載?容量模型的基礎(chǔ)上，對雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)模型的級聯(lián)失效過程進(jìn)行描述；步驟(3)：更新雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；步驟(4)：根據(jù)步驟(3)，計算雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)模型中層節(jié)點的度、耦合節(jié)點的度差值、耦合節(jié)點的度偏差等參數(shù)，進(jìn)而評估雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)模型的彈性；步驟(5)：根據(jù)步驟(2)?(4)，設(shè)計一種基于節(jié)點度偏差的復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)彈性控制方法；本發(fā)明以建立復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)航線的方式，發(fā)明了一種基于節(jié)點度偏差的復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)彈性控制方法，可以適用于具有不同航線網(wǎng)絡(luò)的復(fù)用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化控制的方式，搜索優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)連邊增加方式，以實現(xiàn)對雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)彈性的控制。

(一)所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)彈性領(lǐng)域，具體涉及到一種基于節(jié)點度偏差的復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)彈性控制方法。

(二)背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，現(xiàn)代航空網(wǎng)絡(luò)在本質(zhì)上彼此孤立變得越來越困難。在現(xiàn)實世界中，各個航空公司的網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出典型的復(fù)用網(wǎng)絡(luò)特征，例如：航空公司A和B具有不同的航線網(wǎng)絡(luò)，且均提供從北京飛往上海的航班。若航空公司A因為不可預(yù)知的外部擾動發(fā)生故障時，航空公司A停止為乘客提供從北京飛往上海的航班服務(wù)。但此時，航空公司B的航線網(wǎng)絡(luò)并未受到任何影響，依舊可為乘客提供從北京飛往上海的航班服務(wù)。若將航空公司A和B不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)視為一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，則該網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)典型的復(fù)用網(wǎng)絡(luò)特征。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的連通性不僅體現(xiàn)在一層網(wǎng)絡(luò)中，其還可通過兩層的復(fù)用網(wǎng)絡(luò)得以體現(xiàn)。

這種由不同航空公司組成的復(fù)用網(wǎng)絡(luò)雖然有助于提高整體航空網(wǎng)絡(luò)功能的穩(wěn)定性，但這種復(fù)雜的多層復(fù)用耦合結(jié)構(gòu)也加劇了其在面對內(nèi)部/外部突發(fā)事件/擾動沖擊的脆弱性和彈性。在某特定層的擾動(例如：恐怖襲擊、黑客攻擊、社會動蕩等)可能會導(dǎo)致復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中的其他層發(fā)生意外中斷。這些擾動可能會波及到網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點，形成類似“多米諾骨牌”效應(yīng)，影響網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的連通性。

因此，對復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)的彈性進(jìn)行控制已經(jīng)成為了研究的熱點。近年來，研究人員提出了保護(hù)關(guān)鍵節(jié)點、節(jié)點恢復(fù)和增加連邊等三種方法來控制復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的彈性。這幾種方法都可以對網(wǎng)絡(luò)的彈性進(jìn)行控制，但都存在一定的不足：1、保護(hù)關(guān)鍵節(jié)點是通過增加航空公司在航線上的備用飛機(jī)來控制網(wǎng)絡(luò)的彈性，但這同時也極大地增加了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營成本；2、節(jié)點恢復(fù)方法具有明顯的滯后性，需要調(diào)度人力和維護(hù)資源來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的恢復(fù)，無法滿足航空網(wǎng)絡(luò)的功能需求；3、目前的增加連邊策略主要包括最小度連邊、隨機(jī)連邊、最小度差值連邊、隨機(jī)度差值連邊等。但這幾種策略均屬于一種固定的連邊策略，對具有不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的航空網(wǎng)絡(luò)彈性控制能力不足。因此，設(shè)計一種適用于復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)的彈性控制策略，對網(wǎng)絡(luò)的彈性進(jìn)行控制是一個亟待解決的復(fù)雜問題。

(三)發(fā)明內(nèi)容

為了改善現(xiàn)有復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)他暗星控制方法的不足，本發(fā)明提出一種基于節(jié)點度偏差的復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)彈性控制方法，其目的和解決的問題是：針對復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)，通過設(shè)計一種建立臨時航線的優(yōu)化方案，對網(wǎng)絡(luò)的彈性進(jìn)行優(yōu)化和控制。本發(fā)明提出一種基于節(jié)點度偏差的復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)彈性控制方法，具體步驟如下：

步驟(1)：構(gòu)建雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)模型，并建立航空公司網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的映射關(guān)系；

步驟(2)：根據(jù)步驟(1)中的雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)模型，在負(fù)載-容量模型的基礎(chǔ)上，對雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)模型的級聯(lián)失效過程進(jìn)行描述；

步驟(3)：更新雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

步驟(4)：根據(jù)步驟(3)，計算雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)模型中層節(jié)點的度、耦合節(jié)點的度差值、耦合節(jié)點的度偏差等參數(shù)，進(jìn)而評估雙層復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)模型的彈性；

步驟(5)：根據(jù)步驟(2)-(4)，設(shè)計一種基于節(jié)點度偏差的復(fù)用航空網(wǎng)絡(luò)彈性控制方法；