[发明专利]一种基于改进蚁群算法的系统弹性恢复方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于改进蚁群算法的系统弹性恢复方法及系统，建立多波次作战的仿真模型，模拟敌我双方的多波次对抗，包括不同类别、不同毁伤程度的攻击方多波次攻击；己方防御系统模块；对抗毁伤模块；维修恢复模块。根据当前波次下战场环境，计算出装备节点的战时重要度，并依据改进蚁群算法计算出维修序列。分析并总结蚁群算法的原理与特性，从蚁群算法的特性和不足出发，从网格搜索算法、设置非均匀初始信息素、设定组内出发点分类三个角度对蚁群算法进行改进。最后，通过改进的蚁群算法作为系统的恢复算法，帮助系统确定在多波次作战中的恢复路径，使系统拥有更优良的弹性性能。本发明的算法改进合理，且计算结果验证了本发明的有效性。

技术领域

本发明涉及系统弹性恢复的优化领域，尤其是一种基于改进蚁群算法的系统弹性恢复方法及系统。

背景技术

所谓“弹性”是指系统为应对各种扰动、变化而呈现的一种能力或品质特性，及系统对来自外部干扰进行预知、对抗、吸收、反应、适应并恢复的能力。自“911”事件之后，国际社会对社会安全和灾害响应的研究工作十分重视，弹性随之成为国际上一个新的研究热点。未来，“弹性”将是贯穿武器装备系统全寿命周期的重要指导原则和性能指标，从设计阶段开始就要加以落实。

近几年来，学者们在用蚁群算法优化弹性恢复问题方面已有一些成果。刘加国等通过改进的蚁群算法对配电网故障进行研究，使系统可自适应的进行开关优化方法，提高了配电网弹性。马学森等针对无线传感器网络的能耗问题进行研究，基于蚁群算法提出了关于死亡节点的恢复路径优化策略，有效减少了传输能耗。具备弹性的防御系统能够更好地适应快速多变、不确定、对抗激烈的战场环境，满足作战需求。因此，一个优良的弹性恢复策略是至关重要的。如何通过对传统蚁群算法进行优化和改进来求解系统弹性优化问题成为亟需解决的技术问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于改进蚁群算法的系统弹性恢复方法及系统，结合多波次作战的特点，通过网格搜索确定蚁群算法的初始参数的较优取值，再通过改进蚁群算法对目标函数寻优能力强的优势确定更优的维修路径，加强了作战型节点的维修偏重，解决多波次作战下舰船系统的维修恢复路径的问题。

技术方案：本发明提供了一种基于改进蚁群算法的系统弹性恢复方法，包含以下步骤：

(1)将攻击方攻击信息进行初始化，构建完整的多波次攻击方攻击链；

(2)将己方防御系统初始化，构建完整的与攻击方攻击对抗的己方防御系统；

(3)根据当前波次下的战场环境，计算出己方装备节点的战时重要度，将己方装备节点的战时重要度从高到低进行排序，依据战时重要度选择己方装备节点进行防御；

(4)在波次攻击的开始阶段，确定己方装备节点的当前效能等级E，在效能等级E的基础上将己方作战型节点的探测能力与攻击方攻击的反侦察能力相对抗，己方作战型节点的拦截能力与攻击方攻击的打击能力相对抗，共同得出此波次对抗下突防成功的攻击方攻击；

(5)依据突防成功的攻击方攻击，计算己方每个装备节点受到的爆炸冲击波；

(6)依据己方的爆炸冲击波，确定当前波次攻击下的己方节点毁伤矩阵，并与爆炸前的己方节点效能等级E做差得到最新的己方节点效能等级矩阵Eⁿ⁺¹；

(7)通过改进的蚁群算法计算输出维修序列，得到符合恢复策略的最优维修路径；

(8)根据最优维修路径更新己方节点效能等级；

(9)判断多波次攻击是否结束，若未结束返回步骤(3)，若结束则输出系统弹性。

进一步的，步骤(3)中，当前波次下的己方装备节点的战时重要度计算公式如下：