防空多传感器网络结构抗毁性优化设计

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017126

通信学报 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (6): 118-126.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2017126

防空多传感器网络结构抗毁性优化设计

孙成雨¹,申卯兴²,盛浩³,肖金科¹

¹ 空军工程大学防空反导学院，陕西西安 710051
² 西京学院应用统计与理学系，陕西西安 710123
³ 93861部队，陕西咸阳 713800

修回日期:2017-03-28 出版日期:2017-06-25 发布日期:2017-06-30
作者简介:孙成雨（1989-），男，山东临沂人，空军工程大学博士生，主要研究方向为防空反导网络优化、网络抗毁性等。|申卯兴（1956-），男，陕西合阳人，博士，西京学院教授，主要研究方向为网络优化、应用统计等。|盛浩（1984-），男，湖北天门人，93861部队工程师，主要研究方向为网络协同、协同作战检验。|肖金科（1990-），男，河南永成人，空军工程大学博士生，主要研究方向为导弹防御系统建设。

Optimization design of structure invulnerability for air defense multiple sensor network

Cheng-yu SUN¹,Mao-xing SHEN²,Hao SHENG³,Jin-ke XIAO¹

¹ Air and Missile Defense College,Air Force Engineering University,Xi’an 710051,China
² Applied Statistics and Science Department,Xijing University,Xi’an 710123,China
³ Troop 93861,Xianyang 713800,China

Revised:2017-03-28 Online:2017-06-25 Published:2017-06-30

摘要/Abstract

摘要：

为优化提高防空多传感器网络的抗毁性，以网络遭受攻击过程中的总自然连通度为目标函数，根据网络背景设计节点度和连通性约束，建立网络拓扑结构抗毁性优化模型，并设计利用改进人工免疫算法求解优化模型的步骤。为提高人工免疫算法种群中有效抗体数目进而提升搜索效率，改进算法添加接种疫苗和抗体修复步骤。仿真实验表明优化模型的合理性和改进人工算法求解的快速有效性，而采用按度攻击策略的总自然连通为指标进行优化可显著提高网络的抗毁性。

关键词: 多传感器网络, 自然连通度, 人工免疫算法, 网络抗毁性

Abstract:

To improve the invulnerability of air defense multiple sensor network,its topological structure optimization model was established with the constraint of network node’s degree and network connectivity,combined with the total sum of network’s natural connectivity for attack strategy as object function.Then,solving steps of the model were designed based on improve artificial immune algorithm to solve the model.In order to improve the searching efficiency of the algorithm,new steps of immune review and antibody correction were designed to increase the number of effective antibodies in population.Simulation and results prove rationality of the model and feasibility of the modified artificial immune algorithm,optimization based on the index of total natural connectivity for attack strategy can improve the invulnerability of air defense multiple sensor network.

Key words: multiple sensor network, natural connectivity, artificial immune algorithm, network invulnerability

中图分类号:

TP393.02

孙成雨,申卯兴,盛浩,肖金科. 防空多传感器网络结构抗毁性优化设计[J]. 通信学报, 2017, 38(6): 118-126.

Cheng-yu SUN,Mao-xing SHEN,Hao SHENG,Jin-ke XIAO. Optimization design of structure invulnerability for air defense multiple sensor network[J]. Journal on Communications, 2017, 38(6): 118-126.

图/表 10

图1

图2

表1

骨干网络及算法的仿真参数"

参数	符号	取值
骨干网络节点数	N_H	18
骨干网络总边数	W H	34
骨干节点最小度	L _{HH min}	2
骨干节点最大度	L _{H max}	5
抗体编码长度	K	$\frac{N_{H} (N_{H} - 1)}{2}$
种群规模	N₀	100
克隆数量	N_c	30
克隆倍数	N_t	5
抗体变异概率	p	0.1
免疫补充数量	N_r	20
算法2终止准则	n _max	100
算法1终止准则	N_max	300

表1

图3

图4

图5

表2

图6

图7

表3

参考文献 10

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参数	网络1	网络2	网络3
最优指标值	2.098 0	12.737 4	43.321 6
平均度	3.777 8	3.777 8	3.777 8
同配性系数	0.201 9	?0.062 5	?0.117 4
平均距离	3.993 5	2.888 9	3.666 0
平均聚类系数	0.583 3	0.583 3	0.611 1

模型	时间/s
优化模型1	453
优化模型2	584
优化模型3	4 615

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Optimization design of structure invulnerability for air defense multiple sensor network

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[1]	董飞鸿，吕晶，巩向武，李超. 空间信息网络结构抗毁性优化设计[J]. 通信学报, 2014, 35(10): 7-58.
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