[发明专利]人类攻击者合作行为建模及制定对应防守策略的方法

说明书

本发明公开一种安全防护中的人类攻击者合作行为建模及制定对应防守策略的方法，首先，提出了一个自适应的人类行为模型，用来优化具有两个可能合作的攻击者的重复SSG中有限防守资源的分配；其次，设计了一个高效的算法来近似解决了由模型得到的非线性非凸优化问题，最终输出防守策略；最后，进行了真人模拟实验来测试本发明模型和方法的有效性。

技术领域

本发明涉及一种安全防护中的人类攻击者合作行为建模及制定对应防守策略的方法，属于安全防护技术领域。

背景技术

Stackelberg安全博弈(SSG)在实际生活中的多种安全保护场景中得到应用，如美国海岸防卫，联邦空警，洛杉矶机场等。

当下在防守资源有限的情况下对需要保护的目标采取的最普遍的防御方法是巡逻。巡逻者只有有限的防守资源(如人力资源等)，所以他们不能在同一时间看守一片很大的地区的每个角落。此外，攻击者可以观察巡逻者的巡逻规律，并设计相应的攻击行动来避免被抓。因此，为防御机构优化防守策略有重要意义。

在传统的单轮SSG中，防守者(领头者)首先安排巡逻策略，接着攻击者(跟随者)根据其对防守策略的观察来选择一个目标攻击。

传统单轮SSG的主要问题在于没有考虑人类攻击者的不完全合理性，且没有充分利用过往的攻击数据优化防守策略。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种安全防护中的人类攻击者合作行为建模及制定对应防守策略的方法，首先，提出了一个自适应的人类行为模型，用来优化具有两个可能合作的攻击者的重复SSG中有限防守资源的分配；其次，设计了一个高效的算法来近似解决了由模型得到的非线性非凸优化问题，最终输出防守策略；最后，进行了真人模拟实验来测试本发明模型和方法的有效性。

技术方案：一种安全防护中的人类攻击者合作行为建模及制定对应防守策略的方法，包括如下内容：

(1)重复SSG中的合作机制

重复合作博弈有一个防守者和两个攻击者，这两个攻击者可以选择是否合作；防守者作为博弈中的领导者，定期布置新的防守策略，而攻击者作为跟随者，根据其对防守者布置的防守策略的观察做出攻击；这个博弈由多轮组成，所以防守者可以定期根据之前轮次中收集到的数据来修改防守策略；攻击者独立攻击或者合作攻击；在独立攻击的情况下，攻击者每次攻击的收益仅取决于该攻击者本次攻击是否成功。而在合作攻击的情况下，攻击者每次攻击的收益将是两人收益和的一半；同时引入了一个额外收益∈，即当一个攻击者成功地进行了一次合作攻击时，他将得到额外收益∈；

攻击者们在博弈中需要作出两个主要选择：1)选择攻击的目标和2)选择是否与另一个攻击者合作。只有当两个攻击者在某次攻击中都选择合作时，一次合作关系才算建立。

通过防守者拥有的防守资源总和M来防御一个目标集合T＝{1，...，|T|}，T由T1和T2两个不重叠子集合组成；T1表示第一个攻击者可能攻击的目标集合，T2表示第二个攻击者可能攻击的目标集合，且T1＝T-T2；防守向量x，其每一维元素xi代表了防守者在每一个目标投入的防守资源，也即目标i被防守的概率。