[发明专利]适用于航空网络的影响力节点识别方法及系统

说明书

本发明提出一种适用于航空网络的影响力节点识别方法及系统，构建航空网络，将所有节点对其相邻节点的重要度贡献比重用矩阵形式表示出来，形成复杂度矩阵；将节点自身在网络中的位置信息通过节点效率，即节点与其他节点之间距离倒数之和的平均值表示出来；复杂度矩阵结合节点效率形成改进的复杂度矩阵，与航空网络节点特有的节点使用率构成效率度指标，用以识别影响力节点。本发明综合了航空网络中特有的节点特性，使得效率度指标不仅表征了航空网络的拓扑结构特性也表征了航空流量分布特性更加适用于航空网络提高识别精准性。

技术领域

本发明属于航空网络领域，特别涉及到一种适用于航空网络的影响力节点识别方法及系统

背景技术

随着对复杂网络的深入研究，识别网络重要性节点具有重要的理论研究意义和实际价值，已经在社交网络、科研合作网络、电力网络中得到了广泛应用。在航空网络中也存在一些小比例数量的节点在被蓄意攻击时会使网络的整体性能迅速下降，这些节点称为影响力节点。因此准确识别影响力节点，有针对性地制定的应对措施可以提高航空网络的鲁棒性和抗攻击能力。

国内外已初步开展影响力节点识别方法的研究。例如有的研究中用极大不相关法对指标进行筛选，再利用改进的熵权法确定各指标的权重，最终以灰色关联分析方法确定各个节点的影响力排序；有的研究中提出了通过观察节点删除与边删除对复杂网络的影响，并通过加入介数的衡量对节点影响力进行分析；有的研究中考虑和集成了综合评价过程中的各种定性与定量信息利用多属性决策的方法来综合评价节点的影响力；有的研究中给出了基于距离增量分组的动态加权网络节点重要度评估算法等；但上述各研究方法暂时只提出了理论的研究，没有试用到具体的航空网络中；另外还有的研究是对中国航空网络做了基于度和聚类系数的重要性节点分析，但也只考虑了网络结构没有分析流量的影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种适用于航空网络的影响力节点识别方法及系统，基于改进的复杂度矩阵，综合了航空网络中特有的节点拓扑结构特性和空中节点流量特性，更加适用于航空网络提高识别精准性。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种适用于航空网络的影响力节点识别方法，包括：

(1)构建航空网络，航空网络结构模型为G＝(V,E,W)；V＝{v₁v₂...v_n}为机场和航路点的节点集合，|V|＝n；E＝{e₁e₂...e_i}∈V×V为航路及航线段组成的边集合；W＝{w_ij}∈n×n为机场和航路点间航段距离权重，A＝{a_ij}∈n×n为航路网络的邻接矩阵用来表示网络的连接结构；

(2)将所有节点对其相邻节点的重要度贡献比重用矩阵形式表示出来，形成复杂度矩阵；

(3)单个节点与其他节点之间距离倒数之和的平均值作为节点效率，复杂度矩阵结合节点效率形成改进的复杂度矩阵；

(4)改进的复杂度矩阵结合航空网络节点特有的节点使用率构成效率度指标，用以识别影响力节点。

进一步的，步骤(2)所述复杂度矩阵具体为：

其中为网络平均度，为该节点vi的度；a_ij为网络邻接矩阵A中的对应元素，是该节点对其他节点的贡献分配参数，对角线上的数表示节点对自身的重要度贡献比例为1。

更进一步的，步骤(3)所述改进的复杂度矩阵为：

其中，I_t表示节点效率，为：

更进一步的，步骤(4)所述效率度指标为：