[发明专利]一种缓解空中交通CPS级联失效的方法

权利要求书

1.一种缓解空中交通CPS级联失效的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将空中交通CPS级联失效过程设定为三种运行状态，包括正常状态、拥堵状态、失效状态；

S2：根据实际流量对空中交通CPS节点容量进行计算；

S3：判断航路网与管制网正常运行过程中所有节点是否均满足节点流量小于节点容量，当节点流量大于节点容量时，执行步骤S4；

S4：对失效节点开始进行流量再分配，将其流量全部分配至相邻节点，信息流只在管制网中传递，交通流只在航路网中传递；

S5：与失效节点相连节点流量增加量为ΔL，识别出流量大于节点容量的节点，该节点的状态由正常状态变为拥堵状态，将超出其容量的流量ΔL'分配至与该节点相邻的正常状态的节点；

S6：判断航路网或管制网所处状态，若航路网或管制网存在节点L_i＞C_i且Φ＞0，则网络处于流量再分配状态，跳转至步骤S5，否则级联失效结束。

2.根据权利要求1所述的一种缓解空中交通CPS级联失效的方法，其特征在于：步骤S1中利用的正常状态是指流量小于容量，网络运行正常；

拥堵状态是指流量大于容量，处于此状态之下的节点无法再接受来自其它失效节点所分配的流量，只能允许其流量向其他正常节点流出，直至此节点的流量小于或等于其容量，恢复至正常状态；

失效状态是指容量为零，原有流量分配至其邻接节点。

3.根据权利要求2所述的一种缓解空中交通CPS级联失效的方法，其特征在于：航路点或管制席位失效的具体流程如下：

A1：正常运行状态：此时所有节点的流量全都小于其容量；

A2：进入失效状态：某一节点D失效后，D的流量就会按照相应的规则分配到其邻接节点G、F、E；

A3：失效扩散状态：节点E接收来自D失效后分配的流量，由原来的正常状态变为拥堵状态，然后将超过其容量的那部分流量分配到其邻接节点H、J；

A4：失效结束状态：当出现以下两种情况时，级联失效发生终止：一是经过流量再分配后，所有节点的流量均小于其容量，网络达到平衡状态；二是某一节点失效，其他节点经过流量再分配后，都处于拥堵状态，无法再接受流量，网络处于崩溃状态。

4.根据权利要求1所述的一种缓解空中交通CPS级联失效的方法，其特征在于：定义网络正常率来表征级联失效的缓解程度λ，具体公式如下：

λ＝N_p/N

其中，N_p为经过流量分配后处于正常状态的节点数量；N为节点的总数，λ越大，缓解策略效果越好。

5.根据权利要求1所述的一种缓解空中交通CPS级联失效的方法，其特征在于：步骤S1中利用的节点容量C_i计算方法为：

C_i＝L_i+θ*L_i^μ

其中，L_i为节点i的流量；μ表示0和1之间的流量可调参数；θ表示大于0的容量可调参数，θ越大，容量越大。

6.根据权利要求1所述的一种缓解空中交通CPS级联失效的方法，其特征在于：分别采用节点度分配、介数中心性分配、剩余容量分配等策略，对航路网与管制网级联失效进行缓解。

7.根据权利要求6所述的一种缓解空中交通CPS级联失效的方法，其特征在于：采用度分配缓解策略计算步骤S1中利用的与失效节点相连节点流量增加量为ΔL方法如下：

其中，ki为节点i的度；

采用度分配缓解策略计算步骤S1中利用的超出失效节点容量的流量ΔL'方法如下：

其中，Φ为节点j的邻接节点中处于正常状态的节点总数。